李曙光:深部碳循环与大地幔楔地球动力学的联系【中国科学,2018】

高精度地震层析成像显示亚洲东部的地壳-地幔结构是由滞留在地幔过渡带(深达410−660km)的西太平洋俯冲板片和顶部东亚大陆岩石圈,以及夹于其间的楔状上地幔构成,被称为“大地幔楔”(图1)。查明该大地幔楔的形成时代对理解西太平洋俯冲板块与东亚大陆边缘的相互作用非常重要。此外,该大地幔楔的岩石圈华北部分曾是古老的巨厚(200km)岩石圈,被称为“华北克拉通”。其东部自130Ma以来被减薄,最薄处仅有约70km厚。该大地幔楔结构是何时形成和华北克拉通东部岩石圈是如何减薄是科学家们长期关注的两个重要科学问题。前人研究完全忽视了大地幔楔(主要由硅酸盐组成)被俯冲板片携带的碳酸盐改造对岩石圈减薄机制的影响,最近一项研究对此进行了深入探讨。继续阅读

李曙光:镁同位素示踪发现中国东部上地幔是一巨大的再循环碳库【NSR,2017】

        二氧化碳作为最重要的温室气体影响着地球的气候系统。大气二氧化碳和地球内部碳存在着物质交换。如:火山活动将地幔的碳以二氧化碳形式向大气释放;大气二氧化碳会溶解于海水,并以碳酸盐形式沉积于海底,这些沉积碳酸盐又可能在地球板块运动中随俯冲洋壳进入地幔。这样就构成一个全球体系的碳循环。估计这一碳循环的向上排气和向下再循环碳通量显然对认识地球大气二氧化碳含量演化和气候变化趋势是十分重要的。然而由于观测困难,向下进入深部地幔的碳通量估计存在巨大分歧。继续阅读