有机前体化学性质与地质历史对汇聚边界碳石墨化及碳流分配的影响

《Nature Communications》：Pressure-driven regime shifts in graphitization rewrite carbon fate during metamorphism

　　

摘要

在汇聚边界，有机碳的命运在一定程度上取决于它是否会转化为相对惰性的石墨，但前体成分的影响仍不甚明确。研究发现，在高压高温条件下，两种有机前体——镜质体和脂质体——会经历不同的石墨化过程。镜质体通过逐步的结构有序化实现石墨化，而脂质体由于存在内在缺陷且结构聚集受到抑制，在中等压力下转化速度较慢。尽管这两种前体都对压力有很强的响应，但它们的化学性质最终决定了转化速率。在这项研究中，我们建立了一个针对特定前体的动力学框架，将石墨化过程与地质压力-温度历史结合起来进行模拟。通过对阿尔卑斯山脉典型构造单元的应用研究，发现石墨化过程可能在解压后或重新加热过程中持续进行。前体依赖性的路径集成进一步影响了模型中类似石墨的碳与低活性碳流的分配情况。这些结果揭示了前体化学性质和地质历史如何共同控制汇聚边界处的碳排序、碳保留能力以及碳流的分配。