地学院刘勇胜教授团队发现再循环碳酸盐记录

2016年10月国际著名地学期刊《Geology》上发表的一篇题为“俯冲于华北克拉通之下的古亚洲洋板片：来自于再循环碳酸盐的记录”引起关注。这是地学院刘勇胜教授领导的地球深部碳循环研究团队在汉诺坝地区开展研究取得的最新成果，他们在新生代玄武岩中发现的碳酸岩侵入体为古亚洲洋沉积碳酸盐岩通过俯冲作用进入华北克拉通岩石圈地幔并发生高度熔融提供了证据。

海洋中广泛分布着沉积碳酸盐岩台地，但这些碳酸盐岩台地是否可以通过板块俯冲返回地幔并发生熔融却少有研究约束。在该侵入体中发现的地幔橄榄岩矿物、高度无序石墨（可能由金刚石转变而成）以及碳硅石等表明该碳酸岩侵入体起源于地幔。然而，这些碳酸岩的地球化学组成与俯冲再循环的灰岩类似，指示了他们的原岩应该为灰岩。这些特征结合构造背景表明汉诺坝碳酸岩是古亚洲洋板片携带的灰岩俯冲到华北克拉通岩石圈地幔的产物。由于灰岩具有高的固相线温度和低的粘度和密度，在俯冲板片上不会发生熔融，而是以固态的形式塑性底劈进入上覆冷的克拉通地幔中。新生代的地幔热事件不仅导致了大规模汉诺坝玄武岩的喷发，而且诱发了地幔中这些碳酸盐岩底劈体的高程度熔融。熔融形成的碳酸岩熔体通过与地幔橄榄岩反应获得了一些地幔的地球化学特征(如高Ni含量)。同时，这些熔体在上升过程中经历了复杂的脱挥发分作用，造成了δ13CVPDB显著负偏特征和局部的超还原环境，导致了超还原矿物碳化硅等的出现。汉诺坝碳酸岩侵入体直接记录了已消失的古亚洲洋板片向华北克拉通俯冲的过程，对理解俯冲带如何调控全球深部碳循环具有关键的意义。

地球深部碳循环是指在地质历史时期，通过洋壳俯冲大量的深海碳酸盐被带到地球深部，碳酸盐在俯冲过程中经历溶解和脱CO2作用、部分熔融作用、塑性底弹作用和还原作用，最后进入地幔楔，返回地表完成碳循环整个过程。

以上成果发表在《Geology》上：

Chen, C. F., Liu, Y. S., Foley, S. F., Ducea, M., He, D. T., Hu, Z. C., Chen, W., and Zong, K. Q., 2016, Paleo-Asian oceanic slab under the North China craton revealed by carbonatites derived from subducted limestones: Geology, v. 44, p. 1039-1042, doi: 10.1130/g38365.1.