强过铝花岗岩生成过程中氮的保留机制及其对地壳氮循环的影响

推荐内容 为了解决地壳中氮的长期演化问题，中国地质科学院的研究人员研究了滇藏地区二叠纪-三叠纪强过铝花岗岩（SPGs）。研究发现，这些花岗岩在形成过程中通过岩浆N2脱气导致氮损失，但其高水含量促进了含水矿物的结晶，从而更好地保留了地壳中的氮。这一发现揭示了SPGs作为地壳氮库的重要性。

　　

论文解读

在地球科学的广阔领域中，氮作为一种重要的元素，其在地壳和大气中的分布和循环一直是科学家们关注的焦点。氮在大气中以N₂的形式存在，占地球大气的约78%，而在地壳中，氮的含量相对较少，主要以有机和无机化合物的形式存在于岩石和沉积物中。氮的循环不仅影响地球的气候和环境条件，还对生物圈的演化起着关键作用。

然而，关于氮在地壳中的行为，尤其是其在花岗岩形成过程中的命运，仍然存在许多未解之谜。传统观点认为，氮在花岗岩形成过程中会大量损失，但具体机制尚不明确。为了解决这一问题，中国地质科学院的研究人员对滇藏地区二叠纪-三叠纪的强过铝花岗岩（SPGs）进行了详细研究。

研究团队通过对滇藏地区SPGs的氮含量和同位素组成的分析，探讨了这些花岗岩在形成过程中氮的行为。研究表明，这些花岗岩的氮含量显著低于其潜在的前寒武纪沉积岩源岩，这表明在花岗岩形成过程中发生了显著的氮损失。数据模型显示，这种氮损失主要发生在岩浆阶段，通过N₂脱气实现。这一发现与之前在俯冲带环境下S型过铝花岗岩的研究结果一致，表明岩浆N₂脱气可能是长英质火成岩形成过程中氮损失的普遍机制。

此外，研究还发现，滇藏地区的SPGs尽管经历了显著的氮损失，但其氮同位素组成与源岩相似，这表明氮同位素在花岗岩形成过程中得到了较好的保留。这一发现强调了氮同位素作为源岩环境特征的有效指标。

为了进行这项研究，研究人员采用了多种技术手段。首先，他们从滇藏地区的SPGs中采集了样本，并对这些样本进行了详细的岩石学和地球化学分析。通过全岩氮定量和同位素分析，研究人员确定了样品中的氮含量和同位素组成。此外，研究人员还利用X射线衍射（XRD）和扫描电子显微镜（SEM）等技术，对样品的矿物组成和结构进行了详细分析。

研究结果表明，滇藏地区的SPGs在形成过程中经历了显著的氮损失，这主要是由于岩浆阶段的N₂脱气所致。然而，与全球其他地区的SPGs相比，滇藏地区的SPGs显示出更高的氮含量，这可能与其较高的水含量有关。高水含量促进了含水矿物（如云母）的结晶，这些矿物具有较高的氮保留能力。

研究的重要意义在于，它揭示了SPGs作为地壳氮库的潜力。尽管SPGs在形成过程中经历了氮损失，但其高水含量使得它们能够更好地保留地壳中的氮。这一发现不仅增进了我们对地壳氮循环的理解，还为未来的氮循环研究提供了新的视角。

综上所述，滇藏地区SPGs的研究为我们理解花岗岩形成过程中氮的行为提供了新的见解。通过详细的岩石学和地球化学分析，研究人员揭示了氮在花岗岩形成过程中的复杂行为，并强调了水含量在氮保留中的重要作用。这一研究不仅丰富了我们对地壳氮循环的认识，还为未来的研究提供了新的方向。

在未来的研究中，科学家们可以进一步探讨不同地质环境中花岗岩的氮行为，以及水含量和其他因素如何影响氮的保留。此外，结合地球化学模型和数值模拟，可以更准确地预测氮在不同地质过程中的行为，从而为地球的氮循环提供更全面的理解。

通过这项研究，我们不仅对滇藏地区SPGs的氮行为有了更深入的了解，也为全球地壳氮循环的研究提供了新的视角。这一研究的重要性在于它揭示了氮在花岗岩形成过程中的复杂行为，并强调了水含量在氮保留中的关键作用。未来的研究可以在此基础上进一步探索氮在不同地质环境中的行为，从而为地球的氮循环提供更全面的理解。