Взаимодействие флюидов и горных пород в мелководной зоне преддуги Мариан: циркуляция углерода и редоксные условия

Имеется мало данных, дающих представление о процессах, влияющих на долгосрочный углеродный цикл в пределах мелководной преддуги. Для лучшего понимания мобилизации C в осадках и коре субдуцирующей плиты мы исследовали карбонатные материалы, происходящие из субдукционного канала в преддуге Мариан (< 20 км), извлечённые во время экспедиции International Ocean Discovery Program 366. Кальциевые карбонаты встречаются в виде прожилковых выделений внутри метавулканических и метоседиментных глыб. Эти глыбы представляют фрагменты субдуцирующей литосферы, включая океанический островной базальт, которые были изменены при условиях нижней блюшистовой фации и затем доставлены на дно преддуги серпентинитовой грязевой вулканической активностью. Эвэдральный арагонит и кальцит и отсутствие деформации в жилках указывают на формирование карбонатов в безнапряжённой среде после пикового метаморфизма материнских пород. Интеррост с баритом и выраженные отрицательные аномалии Ce в карбонатах свидетельствуют о выпадении в основном в оксической среде, то есть в среде, не контролируемой серпентинизацией. Изотопные соотношения Sr и O в карбонатах (87Sr/86Sr = 0.7052–0.7054, δ18O VSMOW = 20–24 ‰) подразумевают осаждение из флюидов, происходящих от плиты, при температурах примерно от ~130 до 300 °C. Эти температурные оценки согласуются с наличием фаз блюшистовой фации, таких как лавсонит, сосуществующих с карбонатами в некоторых жилах. Включённый углерод неорганический (δ13C VPDB = −1 ‰ до +4 ‰) и, вероятно, происходит от декарбонизации известковых осадков и/или океанической коры. Эти результаты дают доказательства мобилизации C в сходящейся плите на глубинах < 20 км. Наше исследование впервые подробно показывает, что часть этого углерода формирует карбонатные осадки в субдукционном канале активного конвергентного края. Этот процесс может иметь важное значение для понимания глубокого углеродного цикла, поскольку подчёркивает, что часть углерода теряется из субдуцирующей литосферы до достижения больших глубин.