?西太平洋板塊向東亞大陸深俯沖并滯留在地幔過渡帶，形成了規模宏大的東亞大地幔楔。近年來，諸多地球化學示蹤及地球物理觀測數據均表明，東亞大地幔楔是一個富集再循環碳的深部儲庫。自白堊紀東亞大地幔楔形成以來，全球氣候經歷了從“溫室”向“冰室”的轉變，其背后是大氣CO2濃度的長期下降。傳統觀點強調該時期大陸風化作用增強等表層作用對大氣CO2消耗的影響，但古地理重建模型顯示，該時期固體地球去氣通量的減少對于大氣CO2下降的推動作用同樣不容小覷。那么，東亞大地幔楔的發育是否影響了大氣CO2 濃度并驅動長期氣候變化？其碳儲庫規模及循環通量是破解這一問題的關鍵，但是一直缺少定量約束。
圖1：東亞大地幔楔及板內玄武巖（EAIB）原始巖漿碳含量對比
圖2：蒙特卡洛模擬恢復東亞大地幔楔源區碳含量
?針對以上科學問題，中國科學院廣州地球化學研究所博士后楊春在博士導師中國地質大學（北京）劉盛遨教授和博士后導師中國科學院廣州地球化學研究所李洪顏研究員共同指導下，收集整合了東亞地區板內玄武巖（EAIB）的主微量元素及Zn同位素數據，并運用基于實驗巖石學的熔體CO2 濃度恢復方法，系統計算了EAIB原始巖漿的CO2 含量（圖1）。研究發現，EAIB的Zn同位素組成（δ66Zn）與CO2含量、Ca/Al比值等地球化學指標存在顯著的相關性，指示EAIB形成于輝石巖熔體與富碳地幔熔體的混合（圖2a）。通過構建“先熔融后混合”的蒙特卡洛模型，本研究首次定量估算出東亞大地幔楔的平均碳含量為297±118?μg/g，該值約為正常對流地幔的三倍（圖3）。這一結果為東亞大地幔楔是一個規模宏大的碳儲庫提供了直接證據。
圖3：東亞大地幔楔平均碳含量與其他深部儲庫對比
?同時，基于Gplates古地理重建模擬，本研究恢復了1.45億年以來西太平洋俯沖帶的演化歷史。結果顯示，西太平洋深部俯沖碳進入大地幔楔的通量存在兩個明顯的高峰期，分別位于約130 Ma和52 Ma?（圖4）。這兩次俯沖碳輸入高峰與EAIBs火山活動的大規模爆發之間存在一個約 26 Ma的顯著時間延遲。這一滯后效應表明，被輸送至地幔深部的碳并不能被快速、有效地通過火山作用釋放回大氣。相較于弧巖漿，東亞板內玄武巖的噴發頻率及通量顯著偏低，這種低效的深部碳循環過程，使得東亞大地幔楔在全球碳循環中扮演長期、穩定的深部碳匯角色。這種由大地幔楔發育而驅動的固體地球去氣通量降低，是解釋白堊紀以來全球氣候變冷的一個重要補充機制（圖4）。
?該成果于近日發表在地球科學權威學術期刊《Earth?and Planetary Science Letters》上，本研究得到國家自然科學基金項目（42425304），國家重點研發項目（2022YFF0801002），國家資助博士后項目（GZB20230763;2023M743505）等資助。
圖4：古地理重建模擬東亞大地幔楔俯沖碳通量變化?
文章信息：Yang,C.?(楊春),Liu,S.-A.* (劉盛遨),Li,H.-Y.* (李洪顏),Xu,Y.-G.?(徐義剛),2025. Deep carbon sink in the East Asian mantle and its impact on atmospheric CO2?drawdown since the Cretaceous. Earth and Planetary Science Letters?667,119541. https://doi.org/10.1016/j.epsl.2025.119541
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