I ricercatori determinano la composizione quantitativa

Università della Scienza e della Tecnologia della Cina

In uno studio pubblicato su PNAS, il gruppo del Prof. XIAO Yilin dell'Università di Scienza e Tecnologia della Cina (USTC) dell'Accademia Cinese delle Scienze (CAS) ha determinato quantitativamente, per la prima volta, la composizione chimica dei fluidi supercritici nella subduzione profonda zone, attraverso la modellazione di imaging 3D di inclusioni fluide multifase ad altissima pressione (UHP), e ha rivelato l'importante ruolo dei fluidi supercritici nel ciclo del carbonio e dello zolfo nelle zone di subduzione, che è di grande importanza per una comprensione approfondita e sistematica di il ruolo dei fluidi supercritici in natura.

I fluidi, inclusi oceani, laghi, fiumi e l'ampia gamma di fluidi geologici presenti all'interno della Terra, sono parti inseparabili e mezzi importanti, che aiutano a trasferire la materia e l'energia tra i diversi strati della Terra. A seconda delle loro proprietà geochimiche, possono essere ulteriormente suddivisi in fluidi ricchi di acqua, fusi contenenti acqua e fluidi supercritici.

Formati in condizioni di alta temperatura e pressione, i fluidi supercritici sono caratterizzati da viscosità relativamente bassa, elevata attività ed eccezionale mobilità elementare. Queste proprietà fisico-chimiche non convenzionali conferiscono loro un ruolo vitale nell’innescare la sismicità e il vulcanismo meso-profondi, facilitano il trasporto degli elementi nella zona di subduzione, il ciclo dei materiali e la mineralizzazione dell’arricchimento dei metalli e influenzano l’evoluzione dell’abitabilità della Terra. Tuttavia, rimane una sfida identificare un’attività fluida supercritica da campioni naturali, soprattutto quando gli indicatori geochimici critici e quantitativi sono gravemente scarsi.

I ricercatori hanno studiato il corpo della vena metamorfica UHP della zona di subduzione ultraprofonda continentale nelle montagne Dabie e hanno trovato un gran numero di inclusioni fluide multifase che coesistono con l’iconico minerale metamorfico UHP, Kochnite. Le inclusioni sono conservate con molteplici minerali seme con un assemblaggio complessivo relativamente coerente, costituito principalmente da quarzo, calcite, anidrite e una grande quantità di acqua.

Studi sistematici petrografici, laser Raman e di scansione superficiale elementare hanno mostrato che le inclusioni fluide multifase nell'onfacite e nel granato sono inclusioni fluide UHP primarie, preservando intatta la composizione chimica dei fluidi più profondi ad alta pressione nella zona di subduzione. La modellazione Raman laser 3D e i calcoli compositivi quantitativi di queste inclusioni hanno recuperato la composizione originale del fluido che forma le vene registrata nelle inclusioni fluide multifase. È stato dimostrato che i fluidi contengono principalmente SiO2, CaO e acqua, oltre a quantità significative di elementi volatili come carbonio e zolfo.

Inoltre, i ricercatori hanno scoperto che i fluidi conservati nelle inclusioni hanno proprietà supercritiche (ad esempio, capacità di migrazione) e caratteristiche compositive. Questi fluidi supercritici sono altamente efficienti nell'attivare e trasportare carbonio e zolfo negli strati della zona di subduzione e possono trasportarli nel cuneo del mantello e persino nel mantello profondo, avendo così un ampio e importante impatto sull'efficienza e sul flusso del ciclo carbonio-zolfo. tra la superficie terrestre e le profondità, nonché l'evoluzione dell'abitabilità della Terra.

Questo studio ha fornito una caratterizzazione dettagliata delle proprietà dei fluidi supercritici nelle zone di subduzione profonda. Ha inoltre rivelato il ruolo critico svolto dai fluidi UHP in termini di ciclo del carbonio e dello zolfo, che è stato a lungo sottovalutato.

Atti dell'Accademia Nazionale delle Scienze

Fluido supercritico nelle zone di subduzione profonda come rivelato dalle inclusioni fluide multifase in una vena metamorfica ad altissima pressione

8 maggio 2023

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