Los investigadores determinan la composición cuantitativa

Universidad de Ciencia y Tecnología de China

En un estudio publicado en PNAS, el grupo del Prof. XIAO Yilin de la Universidad de Ciencia y Tecnología de China (USTC) de la Academia de Ciencias de China (CAS) determinó cuantitativamente, por primera vez, la composición química de fluidos supercríticos en subducción profunda. zonas, a través del modelado de imágenes 3D de inclusiones de fluidos multifásicos de ultra alta presión (UHP), y reveló el importante papel de los fluidos supercríticos en el ciclo del carbono y el azufre en las zonas de subducción, que es de gran importancia para una comprensión profunda y sistemática de El papel de los fluidos supercríticos en la naturaleza.

Los fluidos, incluidos océanos, lagos, ríos y la amplia gama de fluidos geológicos que se encuentran en el interior de la Tierra, son partes inseparables y medios importantes que ayudan a transferir la materia y la energía entre las diferentes capas de la Tierra. Dependiendo de sus propiedades geoquímicas, se pueden dividir en fluidos ricos en agua, fundidos que contienen agua y fluidos supercríticos.

Formados en medio de altas temperaturas y presiones, los fluidos supercríticos se caracterizan por una viscosidad relativamente baja, alta actividad y movilidad elemental excepcional. Estas propiedades fisicoquímicas no convencionales les otorgan un papel vital en el desencadenamiento de sismicidad y vulcanismo mesoprofundos, facilitan el transporte elemental de la zona de subducción, el ciclo de materiales y la mineralización de enriquecimiento de metales, e influyen en la evolución de la habitabilidad de la Tierra. Sin embargo, sigue siendo un desafío identificar la actividad de un fluido supercrítico a partir de muestras naturales, especialmente cuando los indicadores geoquímicos críticos y cuantitativos son muy escasos.

Los investigadores estudiaron el cuerpo de la vena metamórfica UHP de la zona de subducción ultraprofunda continental en las montañas Dabie y encontraron una gran cantidad de inclusiones fluidas multifásicas que coexisten con el icónico mineral metamórfico UHP, Kochnite. Las inclusiones se conservan con múltiples minerales de semilla con un conjunto general relativamente consistente, que consiste principalmente en cuarzo, calcita, anhidrita y una gran cantidad de agua.

Estudios petrográficos sistemáticos, láser Raman y de barrido de superficie elemental mostraron que las inclusiones de fluidos multifásicos en onfacita y granate son inclusiones de fluidos UHP primarias, lo que preserva intacta la composición química de los fluidos de alta presión más profundos en la zona de subducción. El modelado láser Raman en 3D y los cálculos cuantitativos de composición de estas inclusiones recuperaron la composición original del fluido formador de venas registrada en las inclusiones de fluidos multifásicos. Se demostró que los fluidos contenían principalmente SiO2, CaO y agua, así como cantidades significativas de elementos volátiles como el carbono y el azufre.

Además, los investigadores descubrieron que los fluidos conservados en las inclusiones tienen propiedades supercríticas (p. ej., capacidad de migración) y características de composición. Estos fluidos supercríticos son muy eficientes en la activación y el transporte de carbono y azufre en las capas de la zona de subducción, y pueden transportarlos a la cuña del manto e incluso al manto profundo, lo que tiene un impacto amplio e importante en la eficiencia y el flujo del ciclo carbono-azufre. entre la superficie terrestre y la profundidad, así como la evolución de la habitabilidad de la Tierra.

Este estudio proporcionó una caracterización detallada de las propiedades de los fluidos supercríticos en zonas de subducción profunda. También reveló el papel fundamental que desempeñaban los fluidos UHP en términos del ciclo del carbono y el azufre, que durante mucho tiempo se ha subestimado.

procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias

Fluido supercrítico en zonas de subducción profunda como lo revelan las inclusiones de fluido multifásico en una vena metamórfica de ultra alta presión

8-may-2023

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