了解碳在地球上的循环对于我们理解生命起源、地质过程和气候变化至关重要。研究碳循环不仅是构建宜居地球的基础，也符合“碳中和”政策的需要。地球上的碳大部分储存在地表的沉积碳酸盐中，并可以随俯冲板块进入到地球内部。长期以来，科学家们一直在探讨俯冲碳酸盐的去向和影响。

近日，中国科学院广州地球化学研究所博士后王健、唐功建研究员与王强研究员等人合作，首次对中国西部塔里木地区新生代大陆板内碱性玄武岩进行了系统的Zn-Mo同位素组成研究，并与中国东部新生代玄武岩进行对比，为俯冲碳酸盐能够到达的地幔深度及最终命运提供了约束。

我们的研究发现，中国西部和东部的新生代火山岩中都含有高于正常地幔的Zn-Mo同位素组成，表明这些火山岩源区中都存在再循环碳酸盐组分。模拟结果显示，这些火山岩的源区可能来自含有少于5%碳酸盐的洋壳熔融形成。

尽管地球物理数据显示中国西部地区没有滞留板片，但成分异常暗示可能存在古老的再循环含碳蚀变洋壳组分。这些组分可能保留在地幔过渡带附近，并参与了中国西部新生代火山岩的形成。我们的研究为了解大陆板内火山岩的形成提供了新的见解，也揭示了深部碳循环过程中的重要细节(图1)。

研究成果受到青藏高原第二次科考(2019QZKK0702)、新疆省重大科技项目(202101679)、国家自然科学基金青年基金项目(42203017)以及博士后面上基金项目(2022M710147)等的资助，并发表在国际地球科学领域知名期刊《Geophysical Research Letters》上。

论文信息:

Wang, J (王健), Tang, G.-J* (唐功建), Sebastian Tappe, Li, J (李杰), Zou, Z-Q (邹宗琪), Wang, Q (王强), Su, Y-P (苏玉平), Zheng, J-P (郑建平). 2024. Tracing subducted carbonates in Earth's mantle using zinc and molybdenum isotopes. Geophysical Research Letters, 51, e2023GL105208. https://doi.org/10.1029/2023GL105208.

图1：利用Zn-Mo同位素示踪俯冲碳酸盐在地幔中的命运