我国学者与海外合作者在地幔深部异常体起源方面取得进展

日期:2025-09-19  来源: 地球科学部     作者: 赵倩 程惠红   【 】   【 打印 】  【 关闭

图 地核出熔体“稀释”深部地幔,并供给深部挥发份储库示意图

  在国家自然科学基金项目(批准号:42394112和42150102)等资助下,中国科学院广州地球化学研究所杜治学研究员与美国普林斯顿大学助理教授邓杰、Rutgers大学助理教授Miyazaki及得克萨斯农工大学助理教授袁迁等合作,在深部地幔异常体起源研究方面取得进展。相关结果以“深部地幔异常体的地核起源(Deep mantle heterogeneities formed through a basal magma ocean contaminated by core exsolution)”为题,于2025年9月12日发表于《自然•地球科学》(Nature Geoscience)。论文链接:https://www.nature.com/articles/s41561-025-01797-y。

  地幔深部异常体(如大型低速区和超低速区)是核幔边界巨大变化的重要标志,在地球的演化和动力过程中扮演了至关重要的角色。然而这些异常体如何形成一直是地球科学的关注焦点。目前,科学家们普遍认为这些异常体形成于地球早期的岩浆洋后期结晶过程,并解释了异常体的一些地球化学特征,但该模型在密度、波速等异常特征的解释与现有地震学观测相左。

  针对这一问题,研究团队创新地研究了地核出熔体在岩浆洋结晶过程中作用,如二氧化硅及氧化镁在地核冷却过程中缓慢释放,犹如“缓释剂”漂浮进入地幔深部,逐渐稀释岩浆洋后期中铁含量,才使得其残留体的密度不会超重,波速不会过低,从而解释了现有地震学观测到的异常体特征。

  该研究为深部地幔特征研究提供了新视角,增进了对地幔动力学和深部地球演化的理解。