中新网北京7月22日电(记者孙自法)硫是影响行星宜居性的要害元素。地球尤其是地球深部的硫轮回毕竟处在甚么状况？这不仅是理解地球自身演化的基础科学问题，也对于比力行星学具备主要启迪，是以备受学界存眷。

全世界海沟体系邃密硫通量核算

记者7月22日从中国科学院地质与地球物理研究所获悉，该所李继磊研究员结合美国、德国、英国等国高校的互助者，经由过程全世界各海沟体系的邃密硫通量核算，初次体系展现俯冲带硫输入于区域上的强烈不均一性，同时发明全世界标准上硫输入与输出之间连结着很好的通量均衡，从而为理解地球深部硫轮回提供了主要熟悉。

这项展现地球硫轮回出现区域差异与全世界均衡的主要研究结果论文，近日于国际学术期刊《美国国度科学院院刊》(PNAS)发表。

论文第一作者及通信作者李继磊先容说，与地球相邻的金星及火星上，硫以差别情势年夜量存于——金星年夜气中充满二氧化硫云层，火星外貌则遍布硫酸盐沉积物。反不雅地球，外貌山净水秀、天气宜人，并无呈现硫的过多聚集。一个广为接管的不雅点认为，地球经由过程板块组织作用，将岩浆火山从深部带到地表的硫再经由过程俯冲作用送回地幔，实现了深部与表层硫的动态轮回。

作为地球要害挥发分的水及碳，此前已经开展相对于深切的研究，发明全世界水轮回出现出较着的不服衡，进入地幔的水通量(约11.7亿吨每一年)显著高在经由过程岩浆作用返回地表的水通量(约6.66亿吨每一年)；深部碳轮回则出现出进出均衡的状况，俯冲带输入及岩浆通道输出的碳通量均于8000万吨每一年摆布。不外，同为要害挥发分的硫，今朝还有缺乏靠得住的定量约束。

从输入输出两个方面开展研究

李继磊指出，研究团队从输入、输出两方面开展地球硫轮回研究，起首将全世界俯冲系统划分为32个俯冲带(19个侵蚀型及13个增生型)，对于每一个俯冲带开展节制硫通量的要害参数的邃密厘定。

沉积物硫含量上，体系筛选全世界1500余个年夜洋钻探钻孔的数据，构建各俯冲带沉积物硫含量数据集；洋壳厚度上，按照前人网络的234个地动反射剖面数据，为32个俯冲带一一成立洋壳厚度数据集；蛇纹岩化地幔厚度上，初次体系评估差别类型俯冲带下方蛇纹岩化地幔的厚度差异。

基在上述数据，终极研究计较出全世界输入地幔的总硫通量为5700万吨±300万吨每一年，此中，俯冲洋壳孝敬约71%，沉积物孝敬约22%，蛇纹岩化地幔孝敬约7%；区域差异极其显著，增生型俯冲带孝敬了全世界沉积物硫输入的约75%，而侵蚀型俯冲带单个沟系的硫通量年夜多低一个数目级。

于输出方面，研究团队周全评估了从地幔返回地表的硫通量，包括火山弧、洋中脊及板内(热门、裂谷)岩浆作用。三者相加，地幔硫输出总通量为6000万吨±1400万吨每一年。

通量估算显示，输入通量与输出通量于偏差规模内高度吻合，注解现代地球深部硫轮回处在近稳态——输入与输出通量均衡。

对于地球宜居性也具备启迪意义

李继磊认为，地球深部硫轮回处在近稳态，这其实不象征着各俯冲带“出入平衡”。研究显示，差别俯冲带的硫轮回效率(弧输出/板片输入)从靠近0%到靠近100%不等，全世界平均约为37%。

板片硫输入量与弧岩浆硫含量之间不存于线性相干性，表示弧岩浆的硫富集水平还有受熔体体积、氧逸度、板片热梯度等多种因素调控。

本项研究的另外一个主要发明是硫同位素的体系性解耦，这类“输入负、输出正”的模式于所有俯冲带中险些一致，注解弧岩浆的硫同位素构成并不是简朴继续自板片，于流体迁徙、岩浆上升历程中可能也履历了较着的革新，其可能的机制包括硫化物歧化反映、地壳混染等。

此次研究对于地球宜居性也具备启迪意义，深部硫轮回的稳态均衡多是现代宜居地球的主要支撑，这类动态均衡让地球避开了火星、金星那样的不宜居情况，但于更长的地质汗青期间，环境可能差别。例如，显生宙年夜部门期间海底沉积物笼罩较薄、俯冲输入较低，而地幔潜于温度较高致使岩浆勾当更强，硫轮回可能处在净输出状况。

李继磊暗示，这类汗青视角有助在理解地球与其他类地行星演化路径的分异，既为地球深部硫轮回提供了靠得住的定量框架，也为进一步摸索板块组织、挥发分轮回与持久天气演化之间的耦合瓜葛奠基了基础。(完)

原标题《地球硫轮回是何状况？中国科学家领衔展现区域差异与全世界均衡》