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中国海洋大学等：俯冲带氧化还原循环研究取得关键性跨越
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中国海洋大学等：俯冲带氧化还原循环研究取得关键性跨越 近日，中国海洋大学教授李三忠联合国内外学者，系统揭示了马里亚纳型俯冲带中地幔氧化受控于板片内部氧化还原动力学的机制框架，推动相关研究实现从定性分析到定量解析的关键性跨越。相关成果发表于《自然—地球科学》。 俯冲作用是控制地幔氧化还原状态、弧区岩浆形成及地球氧化演化的关键过程，但俯冲板片是否、以及如何向弧下以及弧后地幔输送氧化性物质，长期以来在国际学术界存在激烈争论。研究团队开发了二维地球动力学-热力学氧化还原数值模型，在开放体系下定量刻画马里亚纳型俯冲带中不同岩性单元的氧化还原过程。 研究发现，在弧下深度范围内，板片底部的弱蛇纹石化地幔和板片顶部蚀变洋壳中硫化物与三价铁发生氧化还原反应，释放富含硫酸盐的高度氧化流体，是弧下地幔氧化的主控机制。而在更深部的弧后阶段，板片沉积物发生部分熔融，形成富铁离子的高度氧化熔体，对弧后地幔及弧后盆地岩浆的氧化起主导作用。 研究系统整合了马里亚纳弧及弧后区域近2000组岩浆地球化学数据，涵盖铁、硫、硼等15种示踪指标。结果显示，弧区岩浆普遍具有硫相关的高氧化状态和强烈的流体输入特征，而弧后岩浆则呈现与硫无关的中等或弱氧化和熔体信号，与模型预测高度一致。 定量计算表明，仅约四分之一至三分之一的净氧化还原通量在弧相关阶段释放，其余约70%随俯冲板片进入深地幔，可能对地幔长期氧化演化具有重要影响。 这一发现将氧化还原过程的计算方法，从先前零维与一维热力学模型，拓展至二维动力学-热力学数值模型，推动相关研究实现从定性分析到定量解析的关键性跨越。 该研究为理解现代板块构造背景下，俯冲相关的地幔氧化，及地球地幔长期氧化，提供了关键的定量约束和理论参考。 相关论文信息： https://doi.org/10.1038/s41561-026-01939-w |
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