地球生命发展影响下地幔

近日，瑞士苏黎世联邦理工学院的一项研究证实，5.4亿年前动物种群大爆发永久性地改变了地球，其影响深度到达了地球下地幔。相关研究发表于《科学进展》。

地球碳循环受到沉积物质向地幔俯冲的强烈影响。沉积俯冲通量的组成在地球历史上发生了较大的变化，但这些变化对地幔碳循环的影响尚不清楚。

苏黎世联邦理工学院地球科学系的研究人员基于对150余个来自地幔深处的金伯利岩样品的碳同位素组成分析发现，年龄不到2.5亿年的年轻金伯利岩的成分与较老岩石的成分差异很大。年轻的金伯利岩的碳同位素δ13C值接近典型的地幔值，而年龄小于2.5亿年的金伯利岩显示更低、分异度更大的δ13C值。研究人员看到了寒武纪大爆发中金伯利岩组成变化的决定性触发因素，这个相对较短的阶段发生在大约5.4亿年前的寒武纪开始时的几千万年。

在这个剧烈的转变期，几乎所有现存的动物部落都是第一次出现在地球上。海洋中生命形式的显著增加决定性地改变了地球表面，这反过来又影响了海底沉积物的组成。对于地球的下地幔来说，这种转变是相关的，因为海底的一些沉积物，也就是死去生物的物质沉积，通过板块构造进入地幔。沿着俯冲带，这些沉积物连同下面的洋壳，被输送到很深的地方。通过这种方式，作为有机物质储存在沉积物中的碳也到达了地幔。在那里，沉积物与来自地幔的其他岩石混合，经过一段时间，估计至少2亿~3亿年，在其他地方再次上升到地球表面——例如以金伯利岩岩浆的形式。值得注意的是，海洋沉积物的变化留下了如此深刻的痕迹，因为总的来说，只有少量的沉积物沿着俯冲带被输送到地幔深处。这证实了地幔中俯冲的岩石物质不是均匀分布的，而是沿着特定的轨迹移动的。除了碳元素，研究人员还检测了其他化学元素的同位素组成。例如，锶和铪这2种元素显示出与碳相似的模式。这意味着碳的特征不能用其他过程来解释，比如脱气，否则锶和铪的同位素就不能与碳的同位素相关联。

研究人员称，新的发现为进一步的研究打开了大门。这些观测结果表明，地球表面的生物地球化学过程对深部地幔有着深远的影响，揭示了深层碳循环与浅层碳循环之间的紧密联系。例如，磷或锌等元素，它们受到生命出现的重大影响，同时也为认识地球表面过程如何影响地球内部提供了线索。（刘文浩）

相关论文信息：

https://doi.org/10.1126/sciadv.abj1325

印澳合作开发锂钴矿

近日，澳大利亚与印度签署了一份详细的谅解备忘录，印度已承诺与澳大利亚政府共同投资600万澳元，在未来6个月在澳大利亚勘探锂矿和钴矿，以巩固推进其电动汽车计划所需的关键矿产资源供应。

该谅解备忘录由澳大利亚关键矿产促进办公室，澳大利亚工业、科学、能源和资源部以及印度矿业部合资公司签署。两国承诺以50∶50的参与比例向联合调查提供600万澳元（约799万美元）的初始投资。并设想在未来6个月内完成调查并做出进一步的投资决定。

该谅解备忘录的主要原则和目标如下：

（1）为在关键的矿产生态系统中建立澳印合作伙伴关系提供一个合作框架。

（2）支持对澳大利亚关键矿产项目的国家战略利益和商业投资。

（3）发展稳健且具有商业可行性的关键矿产供应链，以促进创新，支持可持续生产，并确保运输、能源、电信、医疗、航空和国防等行业所需材料的可靠供应。（刘学）

地核地幔的原始氦交换

近日发表于《地球化学、地球物理学、地球系统》的一项研究指出，氦（3He）作为一种稀有的氦气同位素，正在从地核中泄漏，由于几乎所有的3He都源自大爆炸，所以气体泄漏提供了地球形成于太阳星云内部的证据。

地核可能含有源自太阳星云的挥发物，但含量未知。研究人员使用挥发物的积气量和脱气量来估算地核中原始3He的丰度，并追踪地球演化过程中地核和地幔之间3He的交换速率。采用既包括硅酸盐岩浆海洋，也与太阳组成的星云大气耦合的富铁原核的吸积模型来计算地幔和地核在吸积和成核过程中获得的3He。通过实验确定成核金属和硅酸盐岩浆之间的分配关系，发现溶解于星云大气中的1个或多个千兆克级的3He沉积到原核中。吸积之后，3He交换依赖于耦合核幔系统的对流历史。结合地表3He通量的测定数据和当前地幔3He丰度、地幔和地核热通量的估计，以及在对流脱气模型中获取的3He丰度，认为地幔3He丰度朝向稳定统计状态发展，地表损失的3He由来自地核的富He物质补偿。（王晓晨）

相关论文信息：

https://doi.org/10.1029/2021GC009985