近日，beat365官方网站宋述光教授課題組在太古宙地幔氧化還原狀态方面取得重要進展。相關研究成果以“Rise of mantle oxidation by Neoarchean subduction in the North China Craton” 為題發表于Earth and Planetary Science Letters。

地幔氧化還原狀态如何演化一直存在争議：一些學者認為地幔氧化還原狀态從地球早期至今未發生明顯變化；另一些學者認為地球早期地幔相對還原，其氧逸度随時間逐漸升高。而在這些争議之外，太古宙地幔是否可以被局部顯著氧化并不明确。針對這一重要科學問題，研究了華北克拉通冀東地區太古宙地幔橄榄岩的氧化還原狀态。這些太古宙地幔橄榄岩來自于顯著氧化的新太古代俯沖帶地幔，對研究太古宙地幔氧化還原狀态、新太古代闆塊構造和大氧化事件三者之間的關系具有重要意義，也是首次報道有明确氧化信号的太古宙地幔樣品。

所研究的冀東太古宙橄榄岩以不同尺寸的構造塊體産出于太古宙表殼岩和TTG中。我們前期的研究表明，這些太古宙橄榄岩在新太古代（~2.5 Ga）俯沖-碰撞過程中經曆了從110–130 km的地幔深度至地殼的折返過程（Wu et al., 2022, EPSL）。冀東太古宙橄榄岩的全岩地球化學和礦物化學特征與現代俯沖帶交代橄榄岩類似，且在部分樣品中發現交代成因礦物組合（金雲母和角閃石），表明其在新太古代俯沖-碰撞過程中受到了闆片來源的含水矽酸鹽熔體交代（圖1）。

圖1. （a）全岩Nb vs (Gd/Lu)_N圖解；（b）單斜輝石(La/Yb)_N vs Ti/Eu圖解；（c） 與單斜輝石平衡的熔體微量元素蛛網圖；（d）角閃石Zr/Nb vs Ti/Nb圖解.

利用橄榄石-斜方輝石-尖晶石氧逸度計對冀東新太古代俯沖交代橄榄岩的氧化還原狀态進行測定，其氧逸度（ΔFMQ +1.3 ± 0.4，圖2）與現代弧下地幔一緻，明顯高于現代和太古宙周圍地幔。冀東太古宙橄榄岩的高氧逸度特征，與新太古代闆塊構造密切相關。在新太古代俯沖-碰撞過程中，華北克拉通太古宙地幔經曆了俯沖交代作用并發生氧化，導緻地幔氧逸度升高。新太古代俯沖-碰撞導緻的地幔氧化過程，可能對大氧化事件有貢獻。

圖2. 冀東新太古代俯沖交代橄榄岩、不同構造背景幔源岩漿和橄榄岩氧逸度對比圖

beat365地空學院博士研究生吳珍珠為論文第一作者，beat365宋述光教授和香港大學王潮博士為論文共同通訊作者，合作者包括英國杜倫大學Mark Allen教授、beat365唐銘教授、中國科學院地質與地球物理研究所陳意研究員和賈麗輝高級工程師。本研究得到了國家重點研發項目 和國家自然科學基金的資助。

Wu, Z., Wang, C., Allen, M.B., Tang, M., Chen, Y., Jia, L. and Song, S., 2024. Rise of mantle oxidation by Neoarchean subduction in the North China Craton. Earth and Planetary Science Letters, 646: 119006.

Wu, Z., Wang, C., Song, S., Allen, M.B., Kusky, T. and Su, L., 2022. Ultrahigh-pressure peridotites record Neoarchean collisional tectonics. Earth and Planetary Science Letters, 596: 117787.