古生代和古地球的構(gòu)造系統(tǒng)與現(xiàn)代板塊構(gòu)造完全不同。近年來(lái)，對(duì)地球早期構(gòu)造樣式的探索一直是固體地球科學(xué)領(lǐng)域的前沿?zé)狳c(diǎn)之一。早期地幔的性質(zhì)及其對(duì)流模式是揭示地球早期構(gòu)造樣式的關(guān)鍵。最近發(fā)表的古巖樣品W同位素研究表明，古地幔主要由局部、相對(duì)獨(dú)立的小規(guī)模對(duì)流所控制（Mei et al.，2020；Tusch et al.、2021），在這種地幔對(duì)流模型下，古生代形成的早期地幔不均一性可以得到保留。

短壽命放射性衰變系統(tǒng)（如182Hf-182W、146Sm-142Nd和129I-129Xe系統(tǒng)）受晚期地質(zhì)過(guò)程影響較小，通常用于限制早期地質(zhì)過(guò)程和地球演化歷史。古生代和古代土壤樣品的μ182W值為正；自古古宙（36億年前）以來(lái)，地球樣品（主要由英云閃長(zhǎng)巖-特隆赫米特花崗閃長(zhǎng)巖和彗長(zhǎng)巖組成）μ182W：正值、負(fù)值和零值共存；當(dāng)前地幔被認(rèn)為是相對(duì)均勻的W同位素組成，μ182W值為零（Mei et al.，2020）。因此，地幔的W同位素經(jīng)歷了一個(gè)均一化過(guò)程。研究不同年齡巖石樣品的W同位素組成可以揭示地幔均一化的程度和過(guò)程，這反映了不同時(shí)期地?；旌系男?，限制了地幔對(duì)流模型。澳大利亞皮爾巴拉火山口的巖石形成年齡為35億至27億年，是這項(xiàng)研究的一個(gè)很好的自然實(shí)驗(yàn)室。

最近，科隆大學(xué)的Tusch及其同事在PNAS上發(fā)表了他們對(duì)皮爾巴拉克拉通古代巖石W同位素組成的研究（Tusch等人，2021）。結(jié)果如圖1所示。樣品的W/Th比率可用于評(píng)估樣品是否經(jīng)歷隨后的流體轉(zhuǎn)化。Pilbara克拉通Warrawoona群中未受后期過(guò)程影響的地幔衍生巖石樣品μ182W值為+12.6±1.4，受后期流體過(guò)程影響（樣品W通過(guò)流體轉(zhuǎn)化富集）的μ182W值較低，為+8.1±1.4。較年輕的巖石樣品（3.35 Ga、3.18 Ga和3.1 Ga）具有較低的μ182W值。皮爾巴拉克拉通巖石圈巖石樣品的性質(zhì)μ182W值為+8.3±1,0

μ182W正異常通常有兩種解釋。第一種解釋是指LateVener模型。吸積后的薄膜假說(shuō)表明，在核地幔分化后，大約有0.5%~1%的隕石物質(zhì)被添加到地幔中，作為強(qiáng)鐵依賴元素的主要來(lái)源。這些地外物質(zhì)的平均組成與球粒隕石相對(duì)應(yīng)，μ182W值約為190（Kleine等人，2004），遠(yuǎn)低于地幔值。本鞘可以被認(rèn)為是在添加后薄膜材料和后薄膜材料之前鞘完全混合的結(jié)果。因此，如果地幔未與后薄膜材料完全混合，則其表現(xiàn)出μ182W的正異常和強(qiáng)鐵依賴元素的損失（Willbold et al.，2011；Willbold等人，2015）。

第二種解釋涉及早期地幔分化過(guò)程。消光核素182Hf完全解體前（太陽(yáng)系形成后的前90 Ma內(nèi)）地幔分化事件產(chǎn)生的高Hf/W比源區(qū)具有μ182W正異常源區(qū)。值得注意的是，這一分化事件也會(huì)引起Sm-Nd分餾，滅絕核素146Sm的衰變會(huì)導(dǎo)致μ。182W正異常的源區(qū)顯示出μ142Nd正異常（Touboul等人，2012；Rizo等人，2016）。

皮爾巴拉克拉特最古老的地幔源巖與其他克拉通古巖的μ182W正異常相同。與現(xiàn)代地幔相比，具有正182W異常的樣品耗盡了強(qiáng)鐵依賴元素，并且樣品沒(méi)有顯示142Nd異常。因此，182W正異常是由于早期地幔和后薄膜物質(zhì)的不完全混合。古生代形成的地幔儲(chǔ)層在早期地幔對(duì)流中保存了至少10億年。因此，論文認(rèn)為，古代鞘層材料的混合效率低，鞘層對(duì)流規(guī)模小，對(duì)流環(huán)相對(duì)獨(dú)立，局部鞘層的垂直均勻化偶爾發(fā)生。3.1 Ga樣品上的皮爾巴拉克拉通3.3 Gaμ182W的減少表明，考古地球上存在從停滯的蓋層構(gòu)造體系到板塊構(gòu)造體系的過(guò)渡期。論文還強(qiáng)調(diào)，這一認(rèn)識(shí)與以下結(jié)論一致：根據(jù)考古巖石的W同位素組成變化，地球在3.6-2.7 Ga時(shí)經(jīng)歷了從地幔柱構(gòu)造系統(tǒng)到板塊構(gòu)造系統(tǒng)的轉(zhuǎn)變（Mei et al.，2020）。