汇聚板块边缘是两个相互汇聚和消亡板块间的边界|NG：汇聚板块边缘的地球构造活动对生物圈-地圈反馈机制的影响

汇聚板块边缘是两个相互汇聚和消亡板块间的边界，包括一系列重大地质过程：大洋板块俯冲到大陆板块之下，俯冲板块在不同深度发生变质脱水和部分熔融，所产生的流/熔体交代上覆地幔楔导致壳幔相互作用，地幔楔部分熔融引起弧岩浆作用形成弧型新生地壳，新生地壳部分熔融和分异结晶产生陆壳等，因而是连接地球深部圈层与表生层圈的关键区域，也是理解和发展板块构造理论的核心所在（Schellartetal.,2010）。在板块构造理论框架下，将汇聚板块边缘的构造活动与微生物生命过程研究相偶联，不仅有助于阐明深部地质活动对生物圈的影响过程及机制，还能更好地促进固体地球科学与生命科学在整个地球动力系统下的深度交叉融合，从而深入探讨构造活动从宏观到微观尺度上与微生物活动之间的内在联系和协同机制（张传伦等,2018）。
在最近的一项研究中，美国田纳西大学的KarenG.Lloyd教授和意大利海洋生物资源与生物技术研究院的DonatoGiovannelli教授等人合作，将微生物种类及分布与汇聚板块边界的地下挥发性物质输送的变化进行相关性分析，获得了地球深部构造活动与微生物生命过程之间相互作用的直接证据，相关的研究成果发表在NatureGeoscience上（Fullertonetal.,2021）。
哥斯达黎加汇聚板块边缘属于典型的剥蚀型汇聚板块边缘。在该地区，科科斯板块（CocosPlate ，太平洋板块的一部分）以80-90mm/年的速度向加勒比板块（CaribbeanPlate）俯冲，浅俯冲的几何特征促进了俯冲板片脱水，释放出大量的碳和还原性的挥发物进入上覆板块（图1）。该研究涉及的取样位置涵盖了哥斯达黎加汇聚板块边缘的不同俯冲构造单元，包括岛弧区（板片俯冲深度100-120km ，温度>60°C ， pH值0-3）、弧前区（俯冲深度40-100km ，温度40-60°C ， pH值4-7）和外前弧区（板片俯冲深度20-40km ，温度20-40℃ ， pH值8-10）（图2）。研究者利用铜管从上述不同构造单元的21个热泉处收集新鲜的流体，并通过流体氦同位素（3He/4He）和溶解无机碳（DIC）的碳同位素（13C）分析证明了这些流体起源于地球深部。最终，他们系统地分析了上述21个热泉流体中的微生物群落组成以及相关的环境参数（温度、比电导率、pH值、DIC与DOC浓度、阴阳离子含量等），从宏观尺度的地球深部构造活动对微生物多样性的影响，以及微观尺度的微生物活动对宏观尺度的地球深部构造活动的反馈这两个方面出发，揭示了深地生物圈与地球深部构造活动之间的联系。

图1采样点（红色圆圈）在哥斯达黎加汇聚板块边缘的分布情况（Fullertonetal.,2021）。（a）其中白色字体显示的采样点为温泉和火山口湖，黄色字体显示的采样点为火山，紫色线条指示瓜纳卡斯特地热省火山口的位置；（b）俯冲板块深度线和主要岩石类型：（1）白垩纪/第三纪蛇绿岩；（2）第三纪盆地；（3）第三纪火山区；（4）第四纪火山区；（5）弧内盆地；（6）加勒比海岸平原。虚线代表东太平洋中脊（EPR）与科科斯-纳斯卡板块（CNS）的边界

图2（a）热泉流体pH与温度、比电导率、板块俯冲深度等参数之间的相关性；（b）热泉流体δ13C（DIC和DOC）与板块俯冲深度之间相关性；（c）热泉流体中DIC浓度与DOC浓度的相关性（Fullertonetal.,2021）