近日，中國科學院海洋研究所孫衛東課題組博士張方毅將地幔的熱狀態、氧化還原狀態和大氣成分演化歷史有機關聯起來，論證了地幔氧逸度長期保持穩定，為探討地球多圈層系統的協同演化歷史提供了新視角。
地幔氧逸度控制地幔中揮發分的賦存形式和活動性，影響幔源巖漿活動中釋放的揮發分組成，進而影響大氣成分。因此，探討冥古宙以來地幔氧化還原狀態演化歷史，對剖析深部碳循環、大氣成分演化以及生命起源等科學問題具有重要意義。
目前，地幔氧逸度研究主要通過對幔源熔體的氧逸度研究來實現。然而，由于Fe3+在石榴子石中的穩定性會隨著壓力的升高而升高，而在地幔成分保持不變的情況下，幔源巖漿的氧逸度會隨著熔融深度的增加而降低。因此，不同深度起源熔體的氧逸度差異受控于地幔固有氧逸度與巖漿的起源深度。
為了直觀對比地質歷史時期不同起源深度的熔體反映的地幔氧逸度特征，海洋所與意大利羅馬大學的科研人員共同提出了一個新的參數——潛能氧逸度。這一參數參考了潛能溫度的定義，代表了地幔在成分保持不變的情況下，假設其不發生熔融減壓上升至1GPa時的氧逸度。同時，使用這一參數，可以直接對比不同深度起源巖漿地幔源區的氧化還原狀態，用來約束地幔氧化還原狀態的演化歷史。
建立潛能氧逸度參數后，該研究收集整理了全球自3.8Ga以來正常的環境地幔衍生玄武巖和地幔柱衍生的科馬提巖和苦橄巖數據，并通過這些數據來約束地幔的氧化還原狀態和熱狀態的長期演化規律。計算結果表明，太古宙巖漿的氧逸度低于太古宙之后巖漿的氧逸度。同時，巖漿的氧逸度與地幔潛能溫度和熔融壓力表現出負相關關系。這指示太古宙時期高地幔潛能溫度所造成的部分熔融深度大，可能是太古宙巖漿氧逸度偏低的原因。該研究在將所有幔源巖漿的氧逸度校正至潛能氧逸度后發現，無論是環境地幔還是地幔柱源區的氧逸度自冥古宙以來均保持不變，而幔源巖漿氧逸度變化則是地幔熔融深度和程度的變化所致。
相關研究成果以The constant oxidation state of Earth' s mantle since the Hadean為題，發表在《自然-通訊》（Nature Communications）上。