图 实验限定的地球深部地幔固相线（实心符号）与理论计算的地幔绝热温度（虚线）随时间在不同深度演化的对比图。(a) 16 GPa (470 km)；(b) 21 GPa (580 km)；(b) 26 GPa (710 km)

　　在尊龙凯时项目（批准号：42250105）资助下，北京高压科学研究中心林彦蒿研究员和毛河光院士及其国际合作者，通过高温高压实验首次成功地将‘富氧易熔’原创理论应用到了地球深部，并为探讨早期地球演化条件及状态等前沿的地学科学问题提供了重要的实验约束。本研究成果以“由氧逸度控制的地球岩浆洋底部熔融（Melting at the base of a terrestrial magma ocean controlled by oxygen fugacity）”为题，于7月16日发表在《自然·地球科学》（Nature Geoscience）。论文链接http://doi.org/10.1038/s41561-024-01495-1。

　　地球早期的深层岩浆海洋（此假说仍存在一定的争议性）被普遍认为是由增生撞击产生的热量引发的早期地球硅酸盐地幔的大规模融化所致。随着地球岩浆洋的演化，不断添加的部分具有氧化性的撞击体和下地幔自氧化作用促使了地幔的氧逸度提高（深部地幔的氧化还原状态可能存在一定的不均一性），但氧逸度对深部地幔岩石的固相线（开始发生熔融的温度）的影响方面的研究仍是空白区。

　　本研究通过高温高压实验限定了在470-710千米深以及相对高的氧逸度条件下地幔岩的固相线，并推算出了早期地球内部氧逸度与地球岩浆洋底部温度的关系。同时，我们最新的实验结果比同等压力条件下相对还原的地幔岩的固相线要低230-450℃。假定地球早期的岩浆海洋温度恒定，这意味着地幔氧逸度每增加一个对数单位（log unit），岩浆洋深度就会相应增加~60千米。换言之，基于我们的实验结果，如果仍延续考虑传统认识的地球早期岩浆洋初始条件（岩浆岩的底部深度：~1200千米（~40GPa），氧逸度条件：~IW-4），地球早期岩浆洋底部温度为~3210℃；这比之前模拟计算的温度高了大约500℃。同时，这一项研究也为地球早期部分相对氧化的太古代岩浆（>3.0Ga）成因提供了新的思路和解释。也就是说，在不增加水和(/或)二氧化碳含量、不升高地幔温度的条件下，只提高氧逸度就可以促使地幔发生熔融。当然，太古代岩浆活动是比较复杂的，其成因也是复杂多样，氧逸度很可能只是主控因素之一；同时，地幔高温和水等挥发分的作用也是不能忽略的。总之，氧逸度对地幔熔融性质的显著影响表明早期地球热演化模式和地核形成的地球化学模型需要重新评估。