研究揭示了岩浆中强烈的二氧化碳脱气过程

冲绳海槽是位于东海大陆架外缘的一个新形成的弧后盆地。冲绳海槽海底热液活动广泛发育。该盆地的一个典型特征是热液富含CO 2。

越来越多的研究表明热液中的CO 2可能直接来自岩浆脱气。然而，人们对冲绳海槽岩浆中CO 2的脱气过程知之甚少，岩浆是否能向热液系统释放足够的CO 2尚不清楚。

近日，中国科学院海洋研究所(IOCAS)曾志刚研究员团队张玉祥博士与伍兹霍尔海洋研究所Glenn Gaetani教授合作，从近海地区采集了火山岩样品。冲绳海槽南部热液场，利用离子探针分析了矿物熔体包裹体和基质玻璃中的 挥发性成分(CO 2、H 2 O、S、F、Cl)，并讨论了岩浆脱气过程。

该研究于 3 月 23 日发表在Lithos上。

研究人员发现，基质玻璃和部分熔体夹杂物中的CO 2含量很低(<10 ppm)，CO 2含量与水分呈正相关，基质玻璃中的CO 2含量甚至低于仪器检测限 (< 1 ppm)。一方面，这排除了CO 2来自基岩浸出的可能性。另一方面，这表明岩浆经历了强烈的CO 2脱气过程。

他们估计，在这种 CO 2脱气水平下，1 km 3的岩浆可以支持热液喷口的高 CO 2通量超过 500 年。因此，本研究从岩浆脱气的角度说明岩浆是热液系统 重要的潜在CO 2来源。

研究人员还发现，冲绳海槽中的岩浆也经历了一定程度的 S 脱气，但卤素(F 和 Cl)在岩浆脱气过程中并未发生明显变化。

“这些认识可以为研究俯冲带岩浆系统和热液系统之间的物质关联提供研究支持，”该研究的第一作者张博士说。

此外，还结合熔体包裹体分析和斜长石比重计估算了岩浆含水量及其从现代弧前缘到弧后扩展中心的变化。连同来自马里亚纳和汤加俯冲带以及大洋中脊玄武岩的数据，在俯冲带火山岩中，H 2 O/Ce 与硼同位素 (δ 11 B) 之间建立了良好的正相关关系。

硼同位素是俯冲蛇纹岩的有效指标，蛇纹岩含水量非常丰富，被认为是俯冲带流体的重要来源。这种相关性还表明，来自俯冲蛇纹石的流体对弧形岩浆的水收支有重要贡献。

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