Os pesquisadores determinam a composição quantitativa

Universidade de Ciência e Tecnologia da China

Em um estudo publicado no PNAS, o grupo do Prof. XIAO Yilin da Universidade de Ciência e Tecnologia da China (USTC) da Academia Chinesa de Ciências (CAS) determinou quantitativamente, pela primeira vez, a composição química de fluidos supercríticos em subducção profunda zonas, por meio de modelagem de imagens 3D de inclusões de fluidos multifásicos de ultra-alta pressão (UHP), e revelou o importante papel de fluidos supercríticos na ciclagem de carbono e enxofre em zonas de subducção, o que é de grande importância para uma compreensão aprofundada e sistemática de o papel dos fluidos supercríticos na natureza.

Os fluidos, incluindo oceanos, lagos, rios e a vasta gama de fluidos geológicos encontrados no interior da Terra, são partes inseparáveis ​​e meios importantes, ajudando a transferir matéria e energia entre as diferentes camadas da Terra. Dependendo de suas propriedades geoquímicas, eles podem ser divididos em fluidos ricos em água, fusões contendo água e fluidos supercríticos.

Formados em alta temperatura e pressão, os fluidos supercríticos são caracterizados por viscosidade relativamente baixa, alta atividade e mobilidade elementar excepcional. Essas propriedades físico-químicas não convencionais conferem a eles um papel vital no desencadeamento de sismicidade e vulcanismo mesoprofundos, facilitam o transporte elementar da zona de subducção, ciclagem de materiais e mineralização de enriquecimento de metais e influenciam a evolução da habitabilidade da Terra. No entanto, continua sendo um desafio identificar uma atividade de fluido supercrítico a partir de amostras naturais, especialmente quando os indicadores geoquímicos críticos e quantitativos são extremamente escassos.

Os pesquisadores estudaram o corpo da veia metamórfica UHP da zona de subducção continental ultraprofunda nas montanhas Dabie e encontraram um grande número de inclusões fluidas multifásicas coexistindo com o icônico mineral metamórfico UHP, Kochnite. As inclusões são preservadas com vários minerais de sementes com um conjunto geral relativamente consistente, consistindo principalmente de quartzo, calcita, anidrita e uma grande quantidade de água.

Estudos petrográficos sistemáticos, laser Raman e varredura de superfície elementar mostraram que as inclusões fluidas multifásicas em onfacito e granada são inclusões fluidas UHP primárias, preservando intacta a composição química dos fluidos de alta pressão mais profundos na zona de subducção. A modelagem Raman a laser 3D e os cálculos composicionais quantitativos dessas inclusões recuperaram a composição original do fluido formador de veias registrada nas inclusões fluidas multifásicas. Os fluidos continham principalmente SiO2, CaO e água, bem como quantidades significativas de elementos voláteis, como carbono e enxofre.

Além disso, os pesquisadores descobriram que os fluidos preservados nas inclusões têm propriedades supercríticas (por exemplo, capacidade de migração) e características de composição. Estes fluidos supercríticos são altamente eficientes na ativação e transporte de carbono e enxofre nas camadas da zona de subducção, podendo transportá-los para a cunha do manto e até mesmo para o manto profundo, tendo assim um amplo e importante impacto na eficiência e fluxo do ciclo carbono-enxofre entre a superfície da Terra e as profundezas, bem como a evolução da habitabilidade da Terra.

Este estudo forneceu uma caracterização detalhada das propriedades de fluidos supercríticos em zonas de subducção profundas. Também revelou o papel crítico que os fluidos UHP desempenham em termos de ciclo de carbono e enxofre, que há muito é subestimado.

Anais da Academia Nacional de Ciências

Fluido supercrítico em zonas de subducção profundas, conforme revelado por inclusões de fluido multifásico em uma veia metamórfica de ultra-alta pressão

8 de maio de 2023

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