作為(wei) 太陽係中最豐(feng) 富的元素之一，氮是生命起源、生物圈形成和演化所必需的元素。研究表明，地幔是地球上氮的主要儲(chu) 庫，氮在地球表麵和地幔之間的循環影響著大氣演化、氣候變遷以及地球的宜居性。那麽(me) 我們(men) 不禁要問，深部地幔中的氮是從(cong) 哪裏來的？地球上活躍的板塊構造活動能將多少地球表麵的氮帶入地球深部？

 浙江大學地球科學學院夏群科教授團隊通過高溫高壓實驗模擬，研究了沉積物板片深俯衝(chong) 過程中氮元素是如何遷移的，揭示出板片俯衝(chong) 對下地幔氮的貢獻有限，推測深部地幔的大部分氮是地球形成時期的原始氮。該研究成果於(yu) 8月14日在Nature Communications發表且被選為(wei) 亮點論文，論文題目為(wei) Inefficient nitrogen transport to the lower mantle by sediment subduction。該論文第一作者為(wei) 博士生黃偉(wei) 樺，通訊作者為(wei) 楊燕教授。

 眾(zhong) 所周知，地球表麵由若幹個(ge) 相互碰撞的板塊組成，在這些板塊的邊界處，較重的海洋地殼會(hui) 向下俯衝(chong) 到地幔中，帶走大量的沉積物。沉積物是板塊俯衝(chong) 過程中含氮量最高的地球表麵物質，因而沉積物中含氮載體(ti) 的穩定性及其分配行為(wei) 很大程度上決(jue) 定著氮的再循環效率。

沉積物氮俯衝(chong) 過程示意圖

 團隊與(yu) 中國科學院廣州地球化學研究所、中國地質大學（武漢）的學者合作，采用多麵砧壓機進行高溫高壓實驗模擬，並且結合機器學習(xi) 分析方法，研究了在10-12 GPa 和 800-1100 °C的壓強和溫度下，沉積物在含氮體(ti) 係中的相轉化，以及氮在礦物與(yu) 流體(ti) 之間的分配行為(wei) 。

 研究發現，含氮體(ti) 係中的主要礦物多矽白雲(yun) 母的穩定域提高1-3 GPa，並且隨著壓強升高而轉化為(wei) 鉀錳鋇礦（K-hollandite）的過程中，氮在礦物與(yu) 流體(ti) 之間的分配係數顯著降低。這一發現對深部地球化學有著重要意義(yi) 。過去的研究對地球深部氮的來源存在較大爭(zheng) 議，本研究首次揭示了沉積物深俯衝(chong) 過程中氮的分配行為(wei) ，結果顯示，即使沉積物中攜帶了大量的氮，在深俯衝(chong) 過程中也很難完整地保留下來，最終到達深部地幔的隻有很小一部分。團隊估算每年最多隻有1.5×108 kg的氮能被沉積物帶入下地幔，即使經過3億(yi) 年的板塊構造運動，也最多貢獻下地幔總氮含量的15%，地球深部的氮元素儲(chu) 庫主要還是來自於(yu) 地球形成初期的原始成分。