1月23日，國際著名期刊《自然-地球科學(xué)》（Nature Geoscience）以長篇論文（Articles）形式在線刊登中科院海洋研究所張國良研究員（第一/通訊作者）的論文：“Evolution of carbonated melt to alkali basalt in the South China Sea”，報(bào)道了在中國南海發(fā)現(xiàn)世界首例碳酸鹽質(zhì)巖漿，及其向堿性玄武巖連續(xù)轉(zhuǎn)化的現(xiàn)象。
張國良研究員與美國加州大學(xué)、南京大學(xué)、德國馬普學(xué)會(huì)化學(xué)所科學(xué)家合作，對(duì)國際大洋發(fā)現(xiàn)計(jì)劃（IODP）南海鉆孔巖芯進(jìn)行了地球化學(xué)、同位素化學(xué)和礦物學(xué)研究，發(fā)現(xiàn)了世界首例碳酸鹽質(zhì)巖漿。這對(duì)深部碳循環(huán)和全球堿性玄武巖成因具有重要科學(xué)意義?！咀⑨專禾妓猁}質(zhì)巖漿含有大量CO2，也是地球上最富稀土元素的巖漿】
地幔存儲(chǔ)了地球上絕大部分的碳，地幔中CO2可能對(duì)巖漿的最初形成起到關(guān)鍵作用。多年來，經(jīng)典的室內(nèi)高溫高壓實(shí)驗(yàn)也推斷：在CO2的參與下，地幔中極有可能存在碳酸鹽化的熔體（巖漿），這種熔體可能與堿性玄武巖【注釋：全球海山大多由堿性玄武巖組成】成因有某種關(guān)聯(lián)。然而，長期以來這種熔體一直只存在于實(shí)驗(yàn)室結(jié)果，而CO2與地球上巖漿成因的關(guān)聯(lián)一直神秘莫測(cè)。本次研究發(fā)現(xiàn)自然界的碳酸鹽質(zhì)巖漿可以連續(xù)轉(zhuǎn)化成為堿性玄武巖。
本次研究指出：碳酸鹽質(zhì)巖漿與巖石圈反應(yīng)過程中，導(dǎo)致巖石圈吸收了大量稀土元素（磷灰石分離效應(yīng)，圖1），并使巖漿脫CO2，最終碳酸鹽質(zhì)巖漿演化成堿性玄武巖。該研究的意義有：1. 確認(rèn)地球上真實(shí)存在碳酸鹽質(zhì)巖漿；2. 推斷大洋堿性海山下部可能存在大規(guī)模稀土礦化帶；3. 熱和薄的巖石圈有利于地球深部CO2遷出地表；4. 巖石圈可能是阻止地球深部CO2遷至地表的重要屏障（見圖2）。
本項(xiàng)研究得到中國科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)（海洋專項(xiàng)）以及國家優(yōu)秀青年科學(xué)基金資助。
原文鏈接：http://www.nature.com/ngeo/journal/vaop/ncurrent/full/ngeo2877.html
圖1. 磷灰石結(jié)晶分離效應(yīng)。磷灰石結(jié)晶分離控制了稀土元素和P元素含量，并構(gòu)建了火成碳酸巖和堿性洋島玄武巖之間的成因鏈條。
圖2. 碳酸鹽質(zhì)巖漿—巖石圈反應(yīng)簡化圖。注釋：中國南海停止擴(kuò)張后，深部的碳酸鹽化熔體穿透了南海極薄的巖石圈（~20 km），其中一部分轉(zhuǎn)化成了堿性玄武巖；推斷碳酸鹽化熔體穿過正常厚度的巖石圈后，全部被轉(zhuǎn)化為堿性玄武巖。
