摘要
广泛接受的地球地球化学演化范式认为，在过去45亿年里，从地幔中不断提取熔体形成了大陆地壳，并产生了至少一个互补的熔体枯竭储层，现在被认为是中洋脊玄武岩的上地幔来源1．但是，地球化学模拟和发生率较高3.他/4一些火山岩中的He(即原始)特征表明，相对未分化的地幔可能存在于较深的孤立区域2．一些来自大型火成岩省的玄武岩可能提供了对地幔最原始部分的短暂一瞥3.，4但是，关于这些来源在行星时间尺度上的寿命——以及是否有存在至今——的关键问题仍然没有解决。金伯利岩是一种体积较小的火山岩，是大多数钻石的来源，它为研究地球深层地幔的组成提供了罕见的见解。不同年代金伯利岩的放射性同位素比值使我们能够绘制出该区域随时间的演化图。在这里，我们展示了全球分布的金伯利岩起源于一个单一的均质储层，其同位素组成表明了一个统一的原始地幔源，它在至少25亿年的地球历史中独立演化——据我们所知，这是迄今为止唯一被确定的这样的储层。大约在2亿年前，大量的同一来源被扰动，可能是由于外源物质的污染。受影响金伯利岩的分布表明，这一事件可能与泛大陆超大陆边缘的俯冲有关。这些结果揭示了一个长寿命和全球范围广泛的地幔储层，并经历了随后的破坏，可能预示着大规模地幔混合体制的显著变化。这些过程可能解释了为什么未受污染的原始地幔在最近的地幔衍生熔体中如此难以识别。
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确认
我们感谢戴比尔斯集团、S. Graham、B. Kjarsgaard和H. O 'Brien提供样品;M. Felgate和A . Greig提供技术援助;D. Sandiford关于使用GPlates的建议;以及S. Shirey的建议。R. Chesler和M. Felgate分别提供了坦桑尼亚钙钛矿和巴西金伯利岩的数据。J.W.和A.G.感谢澳大利亚研究委员会的资助。
作者信息
作者及隶属关系
贡献
j.w.， R.M.和G.N.负责获取新的同位素数据。J.H.和A.G.整理了现有数据。j.w.， J.H.和A.G.进行了数据分析。D.P.和D.G.P.对地球化学和地质解释、样品选择和样品筛选做出了贡献。所有作者对这篇论文都有贡献。
相应的作者
道德声明
相互竞争的利益
作者声明没有利益竞争。
额外的信息
出版商的注意施普林格自然对出版的地图和机构从属关系中的管辖权主张保持中立。
同行评审信息自然感谢Catherine Chauvel、Alex Sobolev和Richard J. Walker对本工作的同行评审所作的贡献。
扩展的数据图形和表格
扩展数据图1原生金伯利岩阵列的生成模型。
一个，b，模拟钕的模型- (一个)及铪- (b)的同位素变化是由俯冲板(正常MORB (N-MORB)，加上0-5%的沉积物)并入类似churl的下地幔源区，从中产生金伯利岩熔体。c，与观测数据的最佳拟合是通过连续添加(黑色箭头)5%的slab组件(这里，N-MORB)，在与CHUR源(95% in)混合之前，允许老化500 Myr(绿色箭头)c)．在模型中加入沉积成分时(为了清晰起见，没有显示沉积成分)，会生成与N-MORB的绿色箭头相似的演化轨迹。在每个混合步骤中，仍然需要添加95%具有原始地幔成分特征的深地幔储层。
图3俯冲平板- dmm混合阵列与异常-金伯利岩数据的关系。
虽然上升富集的“金伯利岩”成分同化DMM可能被认为是在异常金伯利岩中产生陡峭数据阵列的最明显方式，但任何给定年龄的熔体都必须与相同年龄的DMM混合。因此，混合向量不指向现代DMM;它们的年龄与同位素比值图是垂直的。因此，任何恒定比例的DMM夹带都不会产生异常金伯利岩数据中所注意到的陡峭阵列。相反，随着连续的岩浆事件(垂直位移)，DMM成分将需要逐步和大幅增加，这也必须与混合年龄高度相关(水平位移)。通过与原始地幔混合，而不是与耗尽的地幔混合，可以得到相似的矢量。
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伍德海德，J，赫特，J，朱利安尼，A。et al。金伯利岩揭示了一个深层孤立地幔储层25亿年的演化过程。自然573， 578-581(2019)。https://doi.org/10.1038/s41586-019-1574-8
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