地球内部的氟、氯等卤素元素，既控制着金刚石等矿产形成，也影响着火山地震的分布，甚至在地球长期气候演变中扮演重要角色。按照传统认知，这些元素会随含水矿物分解而大量流失，难以进入数百公里深的地幔，然而它们却出现在地幔矿物中。这些元素是如何进入地球深处的，一直是困扰科学界的谜题。
近日，中国科学院广州地球化学研究所王煜研究员团队联合中国地质大学(武汉)陈春飞教授等，通过高温高压实验找到了这一谜题背后的关键线索。研究表明，多硅白云母正是将卤素带入地球深处的关键“搬运者”。相关成果4月2日在国际学术期刊《科学进展》在线发表。
俯冲带是地表物质返回地球深部的核心通道，而多硅白云母是俯冲带中广泛分布的一种矿物。为了探究它的作用，研究团队基于富钾蚀变洋壳模拟初始物，在相当于地下150公里至330公里的压力(5 -11 GPa)以及850℃到1200℃的高温条件下，开展了一系列高温高压实验，系统研究多硅白云母的稳定性和它携带氟、氯的能力。实验发现多硅白云母在地下约330公里深的极端条件下依然能保持稳定，这意味着多硅白云母能将氟、氯这些卤素元素“护送”到以往认为难以企及的地球深处。
进一步深入研究还表明，多硅白云母分解或熔融时，氯更容易随深部流体迁移，而氟则会被新的矿物相“接力”带往更深处。多硅白云母是全球深地卤素循环中不可忽视的重要载体。
该成果为解释“浅部易流失、深部却富集”的卤素循环矛盾提供了关键实验依据，也为理解深部流体活动、地球内部长期化学演化等提供了新的认识。
|
