摘要
碳向地幔的运输是地球碳循环的重要途径，既影响气候，也影响地表和地幔的氧化还原条件。这个循环中最大的不受约束的变量是沉积物和蚀变海洋地壳中的碳可以俯冲到的深度，以及这些储层对深地幔中碳封存的相对贡献1。岩石圈下或“超深”钻石中的矿物包裹体(来自深度大于250公里的钻石)可以用来约束这些变量。在这里，我们展示了来自几内亚Kankan的钻石中矿物包裹体的氧同位素测量结果，这些包裹体来自岩石圈到下地幔(大于660公里)的深度。这些数据，结合钻石的碳和氮同位素含量，表明碳酸化火成岩海洋地壳，而不是沉积物，是俯冲到深岩石圈和过渡带深度(小于660公里)的板块中的主要含碳储层。在此深度范围内，岩石圈下包裹体明显富集于18相对于源自地壳原岩的榴辉岩岩石圈包裹体。增加18这些岩石圈下包裹体的O含量来源于富含碳酸盐的俯冲洋壳熔体的结晶。相比之下，下地幔矿物包裹体及其寄主钻石(深度超过660公里)的同位素值范围很窄，这是典型的很少或没有地壳相互作用的地幔。因为碳主要存在于金属中，而不是钻石中，在还原的、挥发性差的下地幔中2在美国，碳必须被动员和浓缩才能形成下地幔钻石。我们的数据支持一个模型，在这个模型中，俯冲的海洋岩石圈对最上下地幔的水化作用使含碳金属不稳定，形成钻石，而不会干扰环境地幔的稳定同位素特征。这种从过渡带的碳酸盐板块熔融到下地幔板块脱水的转变为下地幔的碳俯冲提供了屏障。
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致谢
我们感谢加拿大卓越研究主席和深碳观测站为本研究提供资金。我们感谢Diamond Trading Company (DeBeers Group of Companies的成员之一)向J.W.H.捐赠了本研究中使用的钻石。
作者信息
作者及单位
贡献
M.E.R.和R.A.S.收集了数据。M.E.R.提供了初步的数据解释和手稿。所有其他作者的意见改进了解释和写作。J.W.H.提供了样品。
相应的作者
道德声明
相互竞争的利益
作者声明没有利益冲突。
额外的信息
同行评议信息自然感谢John Eiler和其他匿名审稿人对这项工作的同行评审所做的贡献。
出版商的注意b施普林格《自然》杂志对已出版的地图和机构的管辖权要求保持中立。
扩展数据图和表
补充信息
补充表
金刚石中坎坎包裹体的元素和同位素测定。本Excel文件包含本研究中生产的Kankan钻石中石榴石、多数石榴石和顽辉石包裹体的元素和氧同位素分析。
权利和权限
关于本文
引用本文
Regier, m.e.， Pearson, d.g.， Stachel, T。et al。超深钻石中记录的岩石圈到下地幔的碳循环。自然585， 234-238(2020)。https://doi.org/10.1038/s41586-020-2676-z
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DOI：https://doi.org/10.1038/s41586-020-2676-z
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