연구자들은 정량적 구성을 결정합니다.

중국 과학기술대학교

PNAS에 발표된 연구에서 중국과학원(CAS) 산하 중국과기대(USTC) XIAO Yilin 교수 그룹은 처음으로 깊은 침강에 있는 초임계 유체의 화학적 조성을 정량적으로 결정했습니다. 초고압(UHP) 다상 유체 함유물의 3D 이미징 모델링을 통해 섭입대에서 탄소와 황의 순환에서 초임계 유체의 중요한 역할을 밝혔습니다. 이는 심층적이고 체계적인 이해에 매우 중요합니다. 자연에서 초임계 유체의 역할.

바다, 호수, 강 및 지구 내부에서 발견되는 다양한 지질 유체를 포함한 유체는 분리할 수 없는 부분이자 중요한 매체로서 지구의 여러 층 간에 물질과 에너지를 전달하는 데 도움을 줍니다. 지구화학적 특성에 따라 수분이 풍부한 유체, 수분을 함유한 용융물, 초임계 유체로 더 나눌 수 있습니다.

고온 및 고압에서 형성되는 초임계 유체는 상대적으로 낮은 점도, 높은 활성 및 뛰어난 원소 이동성을 특징으로 합니다. 이러한 비전통적인 물리화학적 특성은 중심부 지진과 화산 활동을 유발하고 섭입대 원소 이동, 물질 순환, 금속 농축 광물화를 촉진하고 지구의 거주 가능성 진화에 영향을 미치는 데 중요한 역할을 합니다. 그러나 특히 임계 및 정량적 지구화학적 지표가 심각하게 부족한 경우 천연 시료에서 초임계 유체 활동을 식별하는 것은 여전히 ​​어려운 일입니다.

연구진은 다비에 산맥(Dabie Mountains) 대륙의 초심도 섭입대의 UHP 변성 정맥체를 연구했으며, 상징적인 UHP 변성 광물인 코크나이트(Kochnite)와 공존하는 다수의 다상 유체 함유물을 발견했습니다. 내포물은 주로 석영, 방해석, 경석고 및 다량의 물로 구성된 상대적으로 일관된 전체 집합을 가진 여러 종자 광물로 보존됩니다.

체계적인 암석학, 레이저 라만 및 원소 표면 스윕 연구에 따르면 선석과 석류석의 다상 유체 함유물은 주요 UHP 유체 함유물이며 섭입대에 있는 더 깊은 고압 유체의 화학적 조성을 그대로 유지합니다. 3D 레이저 라만 모델링과 이러한 함유물의 정량적 구성 계산은 다상 유체 함유물에 기록된 원래의 정맥 형성 유체 구성을 복구했습니다. 유체에는 주로 SiO2, CaO 및 물이 포함되어 있을 뿐만 아니라 탄소, 황과 같은 휘발성 원소도 상당량 포함되어 있는 것으로 나타났습니다.

또한 연구진은 함유물에 보존된 유체가 초임계 특성(예: 이동 능력)과 구성 특성을 가지고 있음을 발견했습니다. 이러한 초임계 유체는 섭입대 시트에서 탄소와 황을 활성화하고 운반하는 데 매우 효율적이며 맨틀 쐐기와 깊은 맨틀까지 운반할 수 있으므로 탄소-황 순환의 효율성과 흐름에 광범위하고 중요한 영향을 미칩니다. 지구 표면과 깊은 곳 사이, 그리고 지구의 거주 가능성의 진화.

이 연구는 깊은 섭입대에서 초임계 유체의 특성에 대한 상세한 특성을 제공했습니다. 또한 오랫동안 과소평가되어 왔던 탄소 및 황 순환 측면에서 UHP 유체가 수행하는 중요한 역할도 밝혀졌습니다.

국립과학원(National Academy of Sciences)의 간행물

초고압 변성 정맥에 포함된 다상 유체로 밝혀진 깊은 섭입대의 초임계 유체

2023년 5월 8일

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