近日，我校湖北巴东地质灾害国家野外科学观测研究站外籍教授、全球大地构造中心主任蒂姆·柯斯基教授带领的课题组首次报道了保存完好的、俯冲接近410公里深度的地幔过渡带、并经由板块构造碰撞事件折返回地表的太古宙（> 25亿年前）地壳岩石残余物。该研究成果由蒂姆·柯斯基教授和王璐研究员引领的研究团队、与来自德国和加拿大的合作者共同发表在国际顶级地球科学综述期刊《地球科学论评》上。该团队在一种被命名为豆荚状铬铁矿岩的独特岩石类型中发现了多种壳源和幔源的矿物包体，而该种岩石类型目前仅在洋壳及古老造山带中保存的洋壳残片中有过报道。矿物包体中有 TiO2 (II)，代表着常见矿物金红石的超高压相，仅在 7.5 GPa以上（或大约270km的地下深处）稳定存在。其他包裹体包括壳源和幔源的碳酸盐、含水和名义无水硅酸盐、氧化物、贱金属、铂族矿物、以及之前未识别的 OsIrS 相和纯碳石墨聚合物。
该团队还发现并报道了在寄主铬铁矿晶体的局部保存的超高压假相陈鸣矿，该晶体仅在 14 GPa（约 410 公里深度）以上稳定 ，这是关于壳源物质和超高压矿物包裹体一项更重要的记录。这是地球上已知的第一个也是迄今为止唯一已知的从造山带中发现超高压相铬铁矿的例子，而其他极其罕见的例子是从陨石中获得或通过实验合成。
示意图显示增生和威尔逊（超大陆）循环、大气中的氧气、Moneta小行星后期强烈撞击以及早期生命迹象（包括最早的已知微生物群和RNA催化剂起源）之间的关系。遵化豆荚状铬铁矿记录的深俯冲发生在大气中氧气含量开始急剧上升的太古宙/元古宙边界，和紧接着发生的大氧化事件(GOE)之前。缩写词：GOE-大氧化事件，K-Kenorland超大陆; N-Nuna超大陆; R-Rodinia超大陆; P-Pangea超大陆。
这项成果的意义在于，研究揭示了早期地球表面存在维持宜居行星所需主量元素碳-氢-氧-氮-硫-磷（CHONSP）的足迹，它们通过板块构造俯冲和再循环到达深部地幔，并通过壳-幔相互作用返回地表。这表明，至少自太古宙晚期以来，板块构造和俯冲已开始调节壳-幔相互作用和地球上维持生命的 CHONSP 深部循环，这与太古宙晚期俯冲相关的 C-O-H 循环导致地幔快速氧化的数值模拟结果一致，并与太古宙晚期地球大氧化事件启动和冠群真核蓝藻的首次出现相耦合。
文章信息：
Kusky, T.*, Huang, Y., Wang, L.*, Robinson, P., Wirth, R., Polat, A., Hu, Wei, 2022, Vestiges of early Earth’s deep subduction and CHONSP cycle recorded in Archean ophiolitic podiform chromitites, Earth Science Reviews, https://doi.org/10.1016/j.earscirev.2022.103968, published on-line Feb. 18, 2022.
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