近日，我院李艳青博士、刘彬教授团队，联合资源与环境学院夏小平教授及中国地质大学（武汉）马昌前教授和胡祥云教授，在深部碳循环研究方面取得新进展。研究团队通过对中国东部新生代玄武岩开展Mg-Sr-Nd-Pb多同位素及元素地球化学研究，揭示了中国东北与东南地区显著不同的深部碳储存与再循环机制，并提出地幔水化程度是影响深部碳通过火山作用返回地表效率的重要因素。

深部碳循环连接着地球表层与内部碳库，对地球长期气候演化具有重要影响。然而，俯冲碳能够进入地球内部多深、以何种形式长期储存，以及如何重新返回地表，仍是深部碳循环研究中的重要科学问题。中国东部广泛分布的新生代玄武岩与西太平洋板块长期俯冲及地幔过渡带滞留板片密切相关（图1a, b），为研究上述问题提供了理想窗口。

图1 (a)中国东部主要构造单元划分图；(b)中国东部新生代玄武岩分布简图；(c)地震波（P波）纵向层析图像

研究团队通过系统对比中国东北和东南沿海地区玄武岩的Mg-Sr-Nd-Pb同位素及元素地球化学特征（图2），发现中国东部新生代玄武岩虽然均记录了再循环碳信号，但其物质来源存在显著差异。中国东北玄武岩的轻Mg同位素特征主要来源于古老含碳沉积物形成的榴辉岩，这些物质长期储存在地幔过渡带；而东南沿海玄武岩中的再循环碳则主要来自脱水洋壳形成的含碳榴辉岩，仅有少量再循环沉积物的贡献，其储存深度可能延伸至地幔过渡带甚至更深部地幔，这一结论也与地球物理资料的观察结果吻合（图1c）。

图2 中国东部新生代玄武岩Mg-Sr-Nd-Pb同位素相关图

结合中国东部中生代以来的构造演化，研究团队进一步提出了区域差异化的深部碳循环模式（图3）。西太平洋板块持续俯冲在中国东北深部形成了相对富水、富碳酸盐的地幔域，流体作用能够有效诱发地幔部分熔融，促进深部碳随岩浆返回地表；相比之下，中国东南深部保存的脱水含碳榴辉岩密度较大，难以自行上升，需要局部热上涌提供动力并诱发熔融，从而实现深部碳的再循环。研究成果进一步深化了对西太平洋俯冲体系下深部碳循环动力学过程的认识，并为理解地球内部碳库的长期演化及全球碳循环稳定性提供了新的视角。

图3 中国东部新生代玄武岩成因模式图

研究成果发表在自然指数期刊《Geochimica et Cosmochimica Acta》上，题目为“Deep mantle reservoirs of recycled surface carbonates revealed by Mg-Sr-Nd-Pb isotopes in continental basalts”。长江大学地球科学学院李艳青特任教授为论文第一作者和通讯作者。研究受到国家自然科学基金（No. 42173015、42130309、41702057）资助。

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.gca.2026.06.010