英國多佛的英格爾伯勒碳酸鹽沉積物形成懸崖。鳴謝:uux.cn/斯蒂芬·福利
（神秘的地球uux.cn）據麥考瑞大學：麥考瑞大學地球科學家陳春飛博士領導的新研究揭示了30億年前的地質過程，標誌著科學界對早期地球認識的重大轉變。
發表在《自然》雜誌上的這項研究揭示了地球逐漸變冷對地球表麵和內部之間碳和氯的深度循環的深遠影響。
“地球變冷導致碳和氯的深層循環發生了巨大變化，”陳博士說。
“今天，氯通常以火山氣體的形式返回地表，而大多數碳則以固體碳酸鹽的形式被困在數百公裏深處；但直到地球大約有現在年齡的三分之二時，情況才完全相反。”
在行星形成後的早期，岩漿主導了地球表麵，但隨著行星逐漸冷卻，表麵形成了約100公裏厚的地殼板塊，在板塊構造的過程中滑過地幔。
當海洋構造板塊在俯衝帶潛回地幔時，沉積在海洋下方海槽中的沉積物也可能被推入地幔。

陳春飛博士進行實驗分析。學分:麥考瑞大學
科學家在高壓融化實驗中調查這些沉積物的命運，此前他們處理了所有海洋沉積物的平均值，碳隻是其中的一個次要成分。
然而，大多數碳積累到碳酸鹽沉積物中——地表大麵積碳酸鹽沉積物的常見例子包括多佛的白色懸崖或意大利的白雲石——這些碳的行為可能與小部分碳不同。
陳博士的團隊使用高壓實驗來模擬石灰石和白堊的俯衝，並發現石灰石中的任何汙垢都首先熔化，產生矽酸鹽熔體，而碳酸鹽以固體形式被推到更深的深度，並可以深入地幔。
研究小組還測試了模擬地球漫長曆史中更早、更熱時期的條件，發現石灰石確實熔化了，但鹽不會溶解在它們產生的碳酸鹽熔體中，而是被推入地幔深處，而不是像今天這樣返回地表。
“看到鹽和雜質如何從碳酸鹽中完全分離出來是很了不起的，”研究的第二作者邁克爾·福斯特博士說，他在澳大利亞國立大學分析了這些樣本。
福斯特博士說，當電子顯微鏡放大和分析微小的實驗階段時，研究小組有了突破，顯示了一池淬火的玻璃和鹽，旁邊是幹淨的方解石晶體。
當他們看到這一幕時，春飛說:“哇，有意思，這意味著俯衝帶必須充當一個巨大的過濾器，過去它允許鹽進入更深的地球。”
這項研究是一個更大的項目的一部分，該項目跟蹤地球進化史中碳、氮和氯的深度循環，由麥考瑞大學自然科學學院的傑出教授斯蒂芬·福利領導。
“地球深部地幔和地表之間的碳、氯和氮等揮發性元素的交換是氣候、海洋和地球上所有生命演變的關鍵，”福利教授說。
“這項重要的研究首次考慮了大塊碳酸鹽沉積物的俯衝，而不是普通的沉積岩——盡管更現實的是，巨大的碳酸鹽塊將參與板塊構造，”他說。
“隨著時間的推移，氯和碳的行為發生了變化，這可能影響了地球曆史上不同時期海水的鹽度，並對地球生命的發展產生了影響。”
他補充說，這項研究將使我們對地球的進化及其與生命發展的微妙相互作用有更全麵的認識，並有助於我們了解我們星球以外的情況，如火星。