应我室邀请，中科院海洋研究所孙卫东研究员访问我所，并于10月10日在矿床室“地球演化与成矿高级学术论坛”做了两个学术报告，题目分别为：1、岩浆引擎与板块运动驱动力；2、地球上氧逸度变化与控制因素。 

　　地球与其他太阳系行星差异巨大，主要因素是因为地球存在氧气。地球上存在氧气、存在板块运动、存在生命的关键因素是存在水。在地质历史上，地球大气经历了多次氧含量升高事件。对地球第二次大氧化事件，是利用对氧敏感的元素来确定的。孙卫东研究员课题组对火山岩中Th/U比值的研究发现，Th/U比值的降低，对应了地球大氧化事件。控制地球氧逸度的主要元素包括H，Fe，S，C，O。孙卫东研究员认为C是仅次于Fe的控制地球氧逸度的重要元素。Fe在地核中是金属铁，地幔中是二价铁，同时地幔中也存在大量的三价铁。Fe对地表氧逸度的影响是靠C来传递。 

　　对金伯利岩的研究发现，现今的金伯利岩主要是五亿年以来形成的，经过重构后发现这些金伯利岩都对应地幔低速异常带（即地幔柱出现的地方），并且全部出现在克拉通环境。而克拉通是高度部分熔融、亏损挥发分的。而富含挥发分（高达10%游离CO2）的金伯利岩为什么会形成在克拉通环境，并且还与核幔边界相关？金伯利岩中高含量的CO2从何而来仍然存在争议。 

　　前人研究认为，C在170km以下主要以金刚石的形式存在。地幔在部分熔融形成岩浆后，会有少量CO2形成，CO2形成于金刚石的redox melting反应。而地幔中的三价铁仅能氧化少量的金刚石，能生成30ppm的CO2，可以达到MORB中CO2含量。形成金伯利岩所含CO2，需要的三价铁超过地幔中含量的上百倍。孙卫东研究员认为，岩浆中的CO2可能不是全部来源于金刚石redox melting，地球深部很可能有CO2，碳酸盐的存在。 

　　地球演化过程，最主要的是核幔分异过程。在该过程中，金属铁进入地核；二价铁在高压下发生歧化反应，分解为金属铁和三价铁，三价铁进入布里吉曼石中。布里吉曼石在上下地幔边界（660km）不稳定，分解释放多余的三价铁，三价铁氧化金刚石形成CO2，CO2交代地幔可形成碳酸盐化地幔，形成富CO2的地幔源区。岩石圈厚度控制了部分熔融程度，从而决定了部分熔融是碳酸盐熔融还是硅酸盐熔融。地幔柱的出现导致升温，富CO2的地幔源区首先释放最易融组分CO2，形成爆炸性喷发的金伯利岩。随着地幔柱往上升，其它硅酸盐组分熔融，形成硅酸盐熔体，碳酸盐所占比例越来越低。 

　　孙卫东研究员提出模型，认为在岩浆海中，大量金刚石倾向于聚集在上下地幔边界。现代洋壳俯冲模式在6亿年左右形成，俯冲将物质带到下地幔，并将富含三价铁的布里吉曼石带到上地幔分解释放三价铁，三价铁氧化金刚石并形成CO2。CO2被带到地表后在生物作用下形成有机碳并释放氧气。这是地球上一个最重要的氧化过程。 

　　报告结束后，孙卫东研究员与在场师生就相关问题进行了广泛交流。 

　　孙卫东作报告 

报告会现场

　　                                                            （矿床室 梁庆林 樊海峰供稿）