第七届青年地学论坛

岩石碳酸盐化是一种安全、长期的固碳方法，可以有效降低大气CO₂浓度，减缓温室效应，是地球碳循环中的重要一环。在诸多岩石类型中，橄榄岩是单位体积内固碳能力最强的岩石。然而，目前对橄榄岩碳酸盐化中涉及的流体-岩石相互作用精细过程的认识，还不清楚。本研究选取西藏雅江带罗布莎蛇绿岩东段康金拉地区出露的碳酸盐化地幔橄榄岩为研究对象，通过野外地质、岩石学、地球化学综合研究，发现该碳酸盐化地幔单元从北向南可分为方辉橄榄岩带、蛇纹岩带、石英菱镁岩带三个相带，分别记录了蛇纹石化和碳酸盐化两个水岩相互作用阶段。详细的岩石学证据表明这两个反应阶段均有多期不同属性的流体参与，同时在蛇纹岩带与石英菱镁岩带之间存在阻止CO₂通过但允许水通过的反应屏障，该屏障使得含水流体和富CO₂流体分别在两个阶段起主导作用。经过高密度剖面采样观察和系统岩石学和地球化学分析，发现从橄榄岩带到蛇纹岩带、再到石英菱镁岩带，碳酸盐化程度逐渐增强，CO₂含量逐渐升高（0.16-0.33 wt%、1.18-12.3 wt%、23.0-38.1 wt%），全岩主量元素含量多呈逐渐降低的趋势，如SiO₂（41.8-44.9 wt%、30.5-38.0 wt%、23.6-32.5 wt%）、MgO（41.5-44.2 wt%、37.0-39.8 wt%、26.5-35.9 wt%）、Fe₂O₃T（7.61-8.62 wt%、6.50-8.52 wt%、5.02-7.40 wt%）含量逐渐降低；而结晶水含量（1.33-8.61 wt%、10.3-14.0 wt%、0.34-3.05 wt%）和Fe³⁺/Fe₂O₃T比值（0.06-0.26、0.50-0.57、0.03-0.45）先升高，在蛇纹岩带达到最大值，然后下降，在石英菱镁岩带下降为最低值。微量元素组成上，除流体活动微量元素外，大多数微量元素的含量与变化趋势保持不变，暗示橄榄岩蛇纹石化和碳酸盐化过程几乎不改变全岩的微量元素特征。全岩C-O同位素证据表明，引起地幔橄榄岩碳酸盐化的富二氧化碳流体，可能来自地幔-大气降水-地下水-沉积围岩的混合来源，这两阶段的水岩相互作用发生在蛇绿岩折返至造山带浅表位置。由于橄榄岩碳酸盐化过程存在“自限性”，即反应彻底的石英菱镁岩能够构成致密的“保护膜”，同时在蛇纹岩带与石英菱镁岩带之间出现CO₂的渗透屏障，阻碍了富含CO₂流体继续与蛇纹岩反应，也制约了自然状态下超基性岩石固碳过程的持续性。因此，在工业固碳过程中应考虑采用人工方式增加岩石裂隙，促进橄榄岩碳酸盐化反应的持续进行。
 

橄榄岩碳酸盐化,水岩相互作用,蛇绿岩,岩石固碳过程,碳中和