本报讯（记者冯丽妃）中国科学院地质与地球物理研究所研究员李继磊联合国内外合作者，通过对全球各海沟系统开展精细硫通量核算，首次系统揭示了俯冲带硫输入在区域上的强烈不均一性，同时发现全球尺度上硫输入与输出之间保持着很好的通量平衡，为理解地球深部硫循环提供了重要定量框架。近日，相关研究成果发表于美国《国家科学院院刊》。

硫是影响行星宜居性的关键元素。金星布满二氧化硫云层，火星表面遍布硫酸盐沉积物，但地球表面并未出现硫的过量堆积。学界普遍认为，地球通过板块构造作用，将岩浆火山从深部带到地表的硫再通过俯冲作用送回地幔，实现深部与表层硫的动态循环。然而，深部硫循环是否平衡，此前缺乏定量约束。

研究团队将全球俯冲体系划分为32个俯冲带，对每个俯冲带开展控制硫通量的关键参数精细厘定。在输入通量方面，团队基于全球1500余个大洋钻探钻孔数据，构建各俯冲带沉积物硫含量数据集，发现全球俯冲带沉积物平均硫浓度约为2450微克/克（μg/g），显著低于以往常用的6000μg/g参考值。同时，团队首次系统评估了不同类型俯冲带蛇纹岩化地幔的厚度差异，发现侵蚀型俯冲带平均约3.1公里，而增生型仅约0.27公里，相差一个数量级。

基于上述数据，研究计算出全球俯冲带输入地幔的总硫通量为50±3 百万吨/年（Mt/yr），其中俯冲洋壳贡献约71%，沉积物贡献约22%，蛇纹岩化地幔贡献约7%。进一步结合俯冲侵蚀、陆壳俯冲等作用，全球输入地幔的总硫通量为57±3 Mt/yr。然而，区域差异极为显著，增生型俯冲带贡献了全球沉积物硫输入的约75%，而侵蚀型俯冲带单个沟系的硫通量大多低一个数量级。

在输出通量方面，研究团队全面评估了从地幔返回地表的硫通量，包括洋中脊、火山弧和板内岩浆作用。其中，弧岩浆作用总硫输出为18.4±11 Mt/yr，洋中脊体系约为35.7±9 Mt/yr，板内岩浆贡献约5.7±1.3 Mt/yr。

该研究启示，深部硫循环的稳态平衡可能是现代宜居地球的重要支撑，让地球避开了火星、金星那样的不宜居环境。研究为深部硫循环提供了可靠的定量框架，也为进一步探索板块构造、挥发分循环与长期气候演化之间的耦合关系奠定了基础。

相关论文信息：

https://doi.org/10.1073/pnas.2611196123