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本文来源：李曙光, 汪洋, 刘盛遨. 2024. 大地幔楔的两个深部碳循环圈:差异及宜居效应[J]. 地学前缘, 31(1): 15-27.本文总结评述了西太平洋板块深俯冲及在东亚地幔过渡带滞留和与之相关的晚白垩世和新生代东亚板内玄武岩共同构成的大地幔楔板内深部碳循环圈存在的证据;探讨了大地幔楔板内碳循环圈与岛弧系统碳循环圈在地幔碳酸盐化交代介质、碳酸盐种属、氧化还原反应及碳酸盐化地幔部分熔融发生机制等方面的差异和对显生宙大气氧含量保持稳定及温室效应周期性变化的影响;并指出了定量估计深俯冲碳酸盐歧化反应还原成金刚石而留在地幔过渡带和通过板内玄武质火山返还大气的碳各自所占有比例应是未来需研究的重要课题。
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图1 (a)地震波速层析成像显示西太平洋俯冲板片在地幔过渡带滞留形成的大地幔楔结构;
(b)东亚大地幔楔两个深部碳循环圈模型卡通图![]()
图2 中国东部晚白垩世和新生代板内玄武岩的δ26Mg值与MgO(a,c)、Cr(b,d)含量关系图不同颜色的实线和虚线分别代表按不同矿物比例计算的分离结晶和堆晶模拟线。每条模拟线中的方块代表5%的增量, 每个菱形代表1%的增量。
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图3 δ26Mg与MgO(a)和Cr(b)的三端员混合的示意图。模拟计算的端员中心值:俯冲富镁碳酸盐w(MgO)=13%，w(Cr)=10×10-6,δ26Mg=-2.0‰；地幔橄榄岩w(MgO)=45%,w(Cr)=2200×10-6,δ26Mg=-0.25‰；俯冲洋壳熔融的富硅熔体w(MgO)=2.5%,w(Cr)=26×10-6,δ26Mg=-0.25‰。![]()
图6 橄榄岩及石榴子石辉石岩(相当深俯冲洋壳)和碳酸盐 化橄榄岩及碳酸盐化榴辉岩(相当碳酸盐化深俯冲洋壳)的固相线T-P图及含CO2超碱性霞石岩类熔体产生的T-P条件。该图显示对流上地幔的“洋中脊绝热 线”与橄榄岩+CO2固相线相交于约300 km深度。因此,地幔过渡带上覆的碳酸盐化对流上地幔(深度约400 km)仅在上涌至300
km才开始发生部分熔融。![]()
图7 菱镁矿、金刚石、初始参考地球模型(PREM)和橄榄岩熔体的密度随深度的变化引用本文：李曙光, 汪洋, 刘盛遨. 2024. 大地幔楔的两个深部碳循环圈:差异及宜居效应[J]. 地学前缘, 31(1): 15-27.欢迎投稿,投稿到地学之家的稿件不影响在其他任何平台的再次发布,已经在网上或其他公众号发布的也可投稿。投稿请点击"投稿指南"
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