Nat Commun：地球内部氧含量之谜

地刊速览 · 公众号 · · 2024-12-20 15:00

正文

科学家们一直试图了解地球内部的组成和异质性。其中一个关键指标是氧气的分压，也叫氧逸度（ f _O2 ）。然而，研究人员发现，地幔熔融物（洋中脊玄武岩MORB）与其假定的地幔来源（深源橄榄岩）的氧逸度值存在差异。洋中脊玄武岩的氧逸度值在全球范围内几乎一致，而深渊橄榄岩的氧逸度值则相差约三个数量级。

图1 Compositions of samples investigated in this study.

为了解决这个难题， 2024年4月8日 Nature Communications 期刊发表了最新文章，利用一种新型的基于铕元素的氧气压力计，分析了斜长石中包裹的熔融包裹体的氧逸度值。这些熔融包裹体在玄武岩熔融物在迁移过程中被捕获，因此可以作为地幔熔融过程的“示踪剂”。

图2 Representative images illustrating our sample characterization campaign.

研究结果显示，斜长石中熔融包裹体的氧逸度值范围与深源橄榄岩的氧逸度值范围一致，并且与地幔熔融程度的地球化学指标相关。这意味着，地幔部分熔融会降低其氧逸度值，而洋中脊玄武岩的氧逸度值的均匀性则是熔融过程和板块构造循环共同作用的结果。

图3 Oxygen fugacities (fO ₂ S) plotted relative to the fayalite-magnetitequartz buffer (ΔFMQ).

图4 Comparisons of oxygen fugacities (fO ₂ S) of natural samples to geochemical indices of fractionation, and spreading rates.

这项发现对于理解地球内部的演化和地球化学循环具有重要意义。它有助于解释地球内部氧含量的分布和变化，以及地球不同区域火山活动和岩浆组成的差异。为我们了解地球内部的复杂性提供了新的视角，并有助于我们更好地理解地球的演化和地球化学循环。

图5 Schematic demonstration of the potential for partial melting to control the oxygen fugacity (fO ₂ S) of mid-ocean ridge basalt (MORB).

论文信息： Dygert, N., Ustunisik, G.K. & Nielsen, R.L. Europium in plagioclase-hosted melt inclusions reveals mantle melting modulates oxygen fugacity . Nat Commun 15, 3033 (2024). https://doi.org/10.1038/s41467-024-47224-5

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