近日，中国科学院海洋研究所孙卫东课题组博士张方毅将地幔的热状态、氧化还原状态和大气成分演化历史有机关联起来，论证了地幔氧逸度长期保持稳定，为探讨地球多圈层系统的协同演化历史提供了新视角。地幔氧逸度控制地幔中挥发分的赋存形式和活动性，影响幔源岩浆活动中释放的挥发分组成，进而影响大气成分。因此，探讨冥古宙以来地幔氧化还原状态演化历史，对剖析深部碳循环、大气成分演化以及生命起源等科学问题具有重要意义。目前，地幔氧逸度研究主要通过对幔源熔体的氧逸度研究来实现。然而，由于Fe3+在石榴子石中的稳定性会随着压力的升高而升高，而在地幔成分保持不变的情况下，幔源岩浆的氧逸度会随着熔融深度的增加而降低。因此，不同深度起源熔体的氧逸度差异受控于地幔固有氧逸度与岩浆的起源深度。为了直观对比地质历史时期不同起源深度的熔体反映的地幔氧逸度特征，海洋所与意大利罗马大学的科研人员共同提出了一个新的参数——潜能氧逸度。这一参数参考了潜能温度的定义，代表了地幔在成分保持不变的情况下，假设其不发生熔融减压上升至1GPa时的氧逸度。同时，使用这一参数，可以直接对比不同深度起源岩浆地幔源区的氧化还原状态，用来约束地幔氧化还原状态的演化历史。建立潜能氧逸度参数后，该研究收集整理了全球自3.8Ga以来正常的环境地幔衍生玄武岩和地幔柱衍生的科马提岩和苦橄岩数据，并通过这些数据来约束地幔的氧化还原状态和热状态的长期演化规律。计算结果表明，太古宙岩浆的氧逸度低于太古宙之后岩浆的氧逸度。同时，岩浆的氧逸度与地幔潜能温度和熔融压力表现出负相关关系。这指示太古宙时期高地幔潜能温度所造成的部分熔融深度大，可能是太古宙岩浆氧逸度偏低的原因。该研究在将所有幔源岩浆的氧逸度校正至潜能氧逸度后发现，无论是环境地幔还是地幔柱源区的氧逸度自冥古宙以来均保持不变，而幔源岩浆氧逸度变化则是地幔熔融深度和程度的变化所致。相关研究成果以The constant oxidation state of Earth' s mantle since the Hadean为题，发表在《自然-通讯》（Nature Communications）上。论文链接幔源岩浆的氧逸度受地幔热状态的控制