近期成果 

　1. 持续性的板块俯冲开始于21亿年前 

刘鹤等人统计了全球35亿年以来形成的基性岩的地球化学数据，计算出碱性玄武岩的比例是在21亿年前开始大幅度增加的。碱性玄武岩的大量形成代表了地幔温度加速降低事件的发生，昭示着持续性板块俯冲作用的开始。该文为现代样式板块构造运动的开始与演化这一重大科学问题提供了关键证据，发表于Nature Communications。 

　　图1.东亚地区和太平洋北部1000万年前至今的岩浆岩的Th/U分布特征 

2. 岩浆岩的Th/U比值变化记录了全球性氧化事件 

通过统计全球30亿年以前至今形成的所有中酸性弧岩浆岩的地球化学特征随时间的变化规律，发现地质历史时期弧岩浆岩的Th/U的两次大幅度降低刚好记录了24亿年前和7.5亿年前两次全球性氧化事件。该文首次以岩浆岩的地球化学数据限定了全球性氧化事件的时间，为地球上大气氧含量的演化历史提供了重要的研究依据，发表于PNAS。 

　　图2. 氧化还原敏感性元素在地质历史时期的变化特征 

3. 万米水深钩虾体内的发现人为核爆14C信号 

科学家对来自西太平洋（包括万米深马里亚纳海沟）的钩虾进14C示踪，发现沟虾体内具有明显的核爆14C特征。这是对世界最深海洋宏生物中14C含量的首次报道，说明海洋最深处并非遥不可及，各种人为污染物可以快速侵入海洋，使生物具有比周围环境更高的污染物含量，进而影响海沟生态安全。 

　　图3.采自海沟的钩虾样品（其中来自新不列颠的钩虾体长近10厘米） 

4.共生—深海贻贝适应深海极端环境的关键因素 

深海贻贝通过建立共生系统，在深海化能生态系统中建立优势生态位。通过基因组学技术，科学家发现深海贻贝体内多个基因家族发生了扩张收缩或受到了选择，不仅有助于促进共生菌进入宿主中，也有助于宿主为共生菌提供必需的营养基质，研究结果对于揭示深海生物极端环境适应机制和进化具有重要意义。 

　　图4. “发现”号水下机器人在距海表面1100米处的冷泉区获取生物样品 

5.深海热液化能生态系统食物网构建 

自1977年首次发现以来，深海热液生态系统受到人们广泛关注。通过稳定同位素技术对冲绳海槽热液区生态系统食物网进行构建，发现化能细菌是该系统的初级生产者，深海贻贝是主要的初级消费者，海鳞虫营养主要来源于其宿主深海贻贝，甲壳生物以化能自养细菌和低营养级生物体为主要食物源，研究为理解深海化能生态系统提供了重要参考。 

　　图5. 深海热液生态系统 

6. 初步构建了针对深海极端生态系统（热液&冷泉）的原位定量观测体系 

深海热液等极端环境是当今深海研究的热点，同时因其高温、高压、强腐蚀的极端环境，也是深海研究的难点。科学家基于激光拉曼光谱技术开发了一系列针对热液、冷泉环境的原位拉曼光谱探针，实现对热液、冷泉系统的原位定量分析，避免了样品回收过程引入的误差。这极大地提高了深海观测的准确性和效率，推动了深海学科的发展。 

　　图6.热液、冷泉环境下的原位定量测量 

7.首次在中国南海发现碳酸盐质岩浆向碱性玄武岩转化现象 

科学家对大洋钻探在南海获得的火山碎屑岩进行分析，发现在自然界真实存在的碳酸盐化硅酸岩岩浆（该岩浆过去认为只存在于高温高压实验），这种岩浆在南海体现为向碱性玄武岩的转化，这为全球碱性玄武岩的成因和深部碳循环提供了一个重要的链条。 

　　图7.碳酸盐质岩浆—岩石圈反应简化图 

8. 中国南海上地幔组成性质和演化机制研究 

南海位于欧亚大陆、太平洋和印度洋三大板块的交界处，其形成的原因极具争议。科学家通过参加国际大洋发现计划的航次，首次获得了南海扩张期洋壳玄武岩，基于岩石的地球化学分析，首次揭示了南海地幔具有印度洋型特性，且南海的东、西两个次海盆具有明显不同的地幔性质，阐明这种特性是来自海南地幔柱和大陆裂解过程中的地壳混入双重作用的结果，并认为海南地幔柱对南海的打开具有重要推动作用。 

　　图8.南海构造背景图及国际大洋发现计划航次钻探位置