甲烷气的最大非生物来源：板块冷俯冲变质作用 | NSR
地球上的甲烷（CH4）从何而来？其最主要的来源为生物来源，由有机物质经生物埋藏降解作用形成。此外，一些非生物过程也可以形成甲烷。
在最近发表于《国家科学评论》（National Science Review, NSR）的文章中，北京大学张立飞教授团队在西天山榴辉岩中发现了大量富含甲烷-流体包裹体，并进而研究证明：板块冷俯冲变质过程可以形成大量甲烷气，这是目前所知的地球上规模最大的非生物甲烷气来源，可能形成潜在的天然气田，也可能作为温室气体释放对气候产生重要影响。
西天山榴辉岩中存在大量原生富含甲烷流体包裹体
研究者在西天山榴辉岩（代表板块冷俯冲的最重要的一类高级变质岩）的主要组成矿物石榴石和绿辉石中，发现了大量甲烷-流体包裹体。同位素分析和岩石学研究表明，这些甲烷气为非生物无机来源，主要是由含铁碳酸盐矿物等与水流体等在高压-超高压条件下发生变质反应而形成的。
西天山榴辉岩中甲烷包裹体的C、H同位素组成
板块俯冲到∼50 km时，产生的甲烷占流体中含碳种类的61%（下图a）； 板块俯冲到∼80 km深度时，甲烷的产量达到97%的峰值（下图b）； 板块俯冲到80-120 km超高压深度时，甲烷产量一直保持在峰值不变（下图c）； 在板块抬升折返过程中，甲烷产量急剧减少，而氧化性的含碳相，如CO2和H2CO3等，逐渐增加（下图d-f）。
与榴辉岩平衡的变质流体中，含碳相沿P-T-fO2演化轨迹的组成变化
由此可以推断：俯冲带进变质过程类似于甲烷气的加工厂，可以形成巨量的甲烷气。
进一步，研究者利用不同方法估算认为，全球现代俯冲带榴辉岩进变质过程中释放的非生物CH4通量可达10.8 Mt/y，是大洋中脊（1.1-1.9 Mt /y）和俯冲带高压蛇纹石化（2.3×10-3至1 Mt/y）产生非生物甲烷量的近10倍，表明冷俯冲板块高压-超高压进变质过程中产生的甲烷气，是目前所知非生物甲烷气的最大来源。当它们向上迁移至地壳浅层合适的储盖层条件时，就可能形成潜在的天然气田；当它们通过火山脱气作用进入大气圈，则可以对气候产生重要影响。
大洋冷俯冲带高压-超高压进变质过程中产生非生物甲烷模式图
该论文的第一作者和通讯作者分别为北京大学地球与空间科学学院张丽娟助理研究员和张立飞教授，合作者包括唐铭研究员、陶仁彪研究员、许成教授等。该研究由国家重点研发计划项目（2019YFA0708501）和国家自然科学基金项目（42172060 、41702052）联合资助。
https://doi.org/10.1093/nsr/nwac207