俯冲带是地球板块构造中重要的组成部分，是大洋板块潜入大陆板块或其他大洋板块之下的区域。在俯冲过程中，下沉的板块会释放出大量流体，这些流体与上覆的地幔楔（mantle wedge）发生相互作用，导致地幔楔发生蛇纹石化（serpentinization）。蛇纹石化作用不仅改变了地幔楔的岩石学和地球化学特征，还可能影响俯冲带的元素循环，包括氮循环。
俯冲带的氮循环是一个复杂的过程，涉及到多种氮的来源、迁移和转化。之前的研究表明，海底沉积物和蚀变洋壳是俯冲带重要的氮来源。然而，这些氮是如何进入地幔楔，以及蛇纹石化的地幔楔在氮循环中扮演什么角色，仍然不清楚。
图1 马里亚纳弧前地区的测深区域图（插图左）和局部地图（右）
图2 氮含量与同位素组成
这项研究表明，蛇纹岩化的地幔楔可能是全球重要的氮储库。如果这些蛇纹石化的岩石被俯冲到更深处，它们可以将同位素较重的氮输送到俯冲带深处甚至更深的地幔。这对于理解俯冲带的氮循环以及深部地幔的氮输入具有重要意义。此外，研究结果也表明，海底沉积物和蚀变洋壳是俯冲带重要的氮来源，含氮流体在地幔楔的蛇纹岩化过程中起着关键作用。
图3 将蛇纹石化橄榄岩中元素的平均浓度与非蛇纹石化的橄榄岩浓度进行比较
图4 马里亚纳弧前和氮（N）系统的模式图
参考文献：Juan Felipe Bustos-Moreno, Gray E. Bebout, Ivan P. Savov; Nitrogen (N) and its isotopes in serpentinized forearc wedges and implications for N cycling across subduction zones. Geology 2024; doi: https://doi.org/10.1130/G52492.1
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