《自然-地球科学》报道中国南海发现世界首例碳酸盐质岩浆

　　1月23日，国际著名期刊《自然-地球科学》（Nature Geoscience）以长篇论文（Articles）形式在线刊登中科院海洋研究所张国良研究员（第一/通讯作者）的论文：“Evolution of carbonated melt to alkali basalt in the South China Sea”，报道了在中国南海发现世界首例碳酸盐质岩浆，及其向碱性玄武岩连续转化的现象。 

　　张国良研究员与美国加州大学、南京大学、德国马普学会化学所科学家合作，对国际大洋发现计划（IODP）南海钻孔岩芯进行了地球化学、同位素化学和矿物学研究，发现了世界首例碳酸盐质岩浆。这对深部碳循环和全球碱性玄武岩成因具有重要科学意义。【注释：碳酸盐质岩浆含有大量CO₂，也是地球上最富稀土元素的岩浆】 

　　地幔存储了地球上绝大部分的碳，地幔中CO₂可能对岩浆的最初形成起到关键作用。多年来，经典的室内高温高压实验也推断：在CO₂的参与下，地幔中极有可能存在碳酸盐化的熔体（岩浆），这种熔体可能与碱性玄武岩【注释：全球海山大多由碱性玄武岩组成】成因有某种关联。然而，长期以来这种熔体一直只存在于实验室结果，而CO₂与地球上岩浆成因的关联一直神秘莫测。本次研究发现自然界的碳酸盐质岩浆可以连续转化成为碱性玄武岩。 

　　本次研究指出：碳酸盐质岩浆与岩石圈反应过程中，导致岩石圈吸收了大量稀土元素（磷灰石分离效应，图1），并使岩浆脱CO₂，最终碳酸盐质岩浆演化成碱性玄武岩。该研究的意义有：1. 确认地球上真实存在碳酸盐质岩浆；2. 推断大洋碱性海山下部可能存在大规模稀土矿化带；3. 热和薄的岩石圈有利于地球深部CO₂迁出地表；4. 岩石圈可能是阻止地球深部CO₂迁至地表的重要屏障（见图2）。 

　　本项研究得到中国科学院战略性先导科技专项（海洋专项）以及国家优秀青年科学基金资助。 

　　原文链接：http://www.nature.com/ngeo/journal/vaop/ncurrent/full/ngeo2877.html 

图1. 磷灰石结晶分离效应。磷灰石结晶分离控制了稀土元素和P元素含量，并构建了火成碳酸岩和碱性洋岛玄武岩之间的成因链条。 

图2. 碳酸盐质岩浆—岩石圈反应简化图。注释：中国南海停止扩张后，深部的碳酸盐化熔体穿透了南海极薄的岩石圈（~20 km），其中一部分转化成了碱性玄武岩；推断碳酸盐化熔体穿过正常厚度的岩石圈后，全部被转化为碱性玄武岩。