地球地幔氧化还原状态的太古宙至古元古代演变及其地动力学机制

《Nature Communications》：Chromium isotope constraints on deep mantle oxidation from the Early Archean to Paleoproterozoic

　　

摘要

地球地幔氧化还原状态的演变对于理解大气氧气的上升以及宜居星球的形成至关重要。然而，关于深部地幔是否随着地质时间的推移而逐渐氧化，以及其背后的机制，仍存在争议。在此，我们分析了从34.8亿年前到18.7亿年前的66块古老火山岩（科马提岩和皮里特岩）的铬同位素，并结合热力学模拟得出的氧逸度（fO₂）估计值（Fe³⁺/ΣFe）。我们发现，较古老的太古宙样品与较年轻的古元古代样品相比，具有截然不同的同位素特征。我们的模型表明，太古宙岩浆在更为还原的条件下形成，这主要由于深部地壳中回收的地表物质较少。这些结果为地幔从太古宙到古元古代的氧化过程提供了证据。我们的结果将深部地动力学的转变与地表的"大氧化事件"联系起来，表明地幔氧化还原状态的逐步演变是两者之间的纽带。