地幔分异、混合与内外交换

本文综述了从岩浆洋阶段至今固体地球大尺度非均质性的形成，重点关注下地幔结构与演化，以及大陆形成及其对内外挥发分交换的影响。岩浆洋的固化为固态地幔结构与演化设定了“初始条件”，使挥发分在地表与内部之间分配，并使主量元素与微量元素在地幔储库之间分异。一个可能长期存在的基底岩浆洋是铁和不相容微量元素的潜在储库，对现今最下地幔的结构和生热元素的分布具有重要启示。随着板块构造与地幔对流的出现，大洋地壳的产生是主导的分异机制，并可能促成下地幔非均质性。反过来，对流起着重新混合非均质性的作用。因此，下地幔的结构记录了我们星球的早期分异以及长期演化。大陆地壳与岩石圈的形成对深部地幔的结构和组成也有重要影响，因为大陆的分布可以控制板块构造的规模，从而影响地幔对流模式。对于大陆地壳与岩石圈的形成，可以通过自洽的长期演化模型来检验相关情景。地表与地幔之间的水交换在地球深部动力学中也扮演着重要角色。通过将相对海平面变化作为水内外交换的指标，有可能约束深部地幔的水循环。基于对这些课题的全面综述，我们最后提出了若干未来研究应予解决的开放性问题。