北大团队发现25亿年前地幔氧化证据，揭秘地球早期演化之谜

北大团队发现25亿年前地幔氧化证据，揭秘地球早期演化之谜

近日，北京大学地球与空间科学学院宋述光教授课题组在太古宙地幔氧化还原状态研究中取得重要突破。研究团队通过分析华北克拉通冀东地区的太古宙地幔橄榄岩，首次发现了具有明确氧化信号的太古宙地幔样品，揭示了新太古代俯冲-碰撞过程中地幔氧化的新机制。这一发现不仅为理解地球早期氧化还原状态提供了新的线索，还可能有助于解释地球历史上最重要的大氧化事件。

研究团队利用橄榄石-斜方辉石-尖晶石氧逸度计，对冀东地区的新太古代俯冲交代橄榄岩进行了详细的氧化还原状态测定。结果显示，这些橄榄岩的氧逸度高达ΔFMQ +1.3 ±0.4，与现代弧下地幔的氧逸度水平相当，明显高于现代和太古宙周围地幔的氧逸度水平。

这些太古宙橄榄岩以不同尺寸的构造块体产出于太古宙表壳岩和TTG（英云闪长岩-奥长花岗岩-花岗闪长岩）中。研究发现，这些橄榄岩在约2.5亿年前的新太古代俯冲-碰撞过程中，经历了从110~130公里的地幔深度到地壳的折返过程。橄榄岩中发现了交代成因的金云母和角闪石等矿物组合，表明其在俯冲-碰撞过程中受到了板片来源的含水硅酸盐熔体交代。

这一发现具有重要的科学意义。长期以来，关于地球早期地幔的氧化还原状态一直存在争议。一些学者认为地幔的氧化还原状态从地球早期至今没有明显变化，而另一些学者则认为地球早期地幔相对还原，氧逸度随时间逐渐升高。然而，太古宙地幔是否可以被局部显著氧化一直不明确。宋述光团队的这项研究首次提供了明确的证据，表明在新太古代的俯冲-碰撞过程中，地幔确实可以发生显著的氧化。

这一发现对理解地球早期演化具有深远影响。新太古代俯冲-碰撞导致的地幔氧化过程，可能与地球历史上最重要的大氧化事件存在关联。大氧化事件发生在约24亿年前，是地球大气中氧气含量急剧增加的关键时期，对地球生命的演化产生了深远影响。这项研究为进一步探索大氧化事件的触发机制提供了新的线索。

此外，这项研究还对理解板块构造的演化具有重要意义。板块构造是地球区别于其他行星的重要特征，但其启动时间一直存在争议。冀东地区太古宙超高压橄榄岩的发现，表明在新太古代时地球已经发育了汇聚板块边缘，指示某种形式的板块构造至少在新太古代就已经出现。

该研究成果发表于国际权威期刊《Earth and Planetary Science Letters》，由北京大学地空学院博士研究生吴珍珠为第一作者，宋述光教授和香港大学王潮博士为共同通讯作者。研究得到了国家重点研发项目和国家自然科学基金的资助。

这一突破性发现不仅推进了对地球早期氧化还原状态的理解，还为研究板块构造演化和大氧化事件提供了新的视角。未来，随着更多类似样品的发现和研究，我们有望进一步揭示地球早期的演化历史，以及这些过程如何塑造了今天这个宜居的地球。