陨硫钙石（CaS）通常被认为是由太阳星云气凝结而成。顽火辉石陨石是陨硫钙石最重要的储存库之一，也是最还原的一类陨石，其是形成早期地球的代表性物质。因此，陨硫钙石对深入了解太阳星云、陨石、地球起源和地球的C-O-S-Ca循环具有重要意义。
中国科学院深海科学与工程深海极端模拟研究实验室联合南方科技大学前沿与交叉科学研究院、中国地调局西安地调中心、内华达大学拉斯维加斯分校，利用活塞圆筒压机和多面顶压砧进行的实验岩石学研究发现：在上地幔和下地壳（1.5 GPa/1510 K、0.5 GPa/1320 K 和 0.3 GPa/1273 K）含硫化物的玄武质岩浆与碳酸钙反应可生成陨硫钙石（CaS），这扩展了CaS在太阳系存在的范围(图1)。前人认为陨硫钙石主要存在于(1)水星轨道内部的顽火辉石陨石、(2)水星表面大量分布、（3）月球陨石坑的月壤中。本研究结果证明其可以在地幔存在。
文章定义了2个氧逸度计:CaS-CaO-S平衡时的氧逸度(OLS氧逸度计)、CaS-CaSO4平衡时氧逸度(OA氧逸度计)。在0.5 GPa/1320 K, OA = FMQ + 2.21= IW + 6.05 (lgfo2 = –7.83), OLS = FMQ – 0.52 = IW + 3.30 (lgfo2 = –10.57)，其本质上确定了S2-/S0平衡时和S2-/S6+平衡时的氧逸度，为行星硫循环和矿床学研究提供了重要的便利。岩浆低氧逸度、大气极低氧含量、无大量液态水是CaS可在水星、月球表面较广泛存在的3个条件，否则CaSO4将大量存在，如地球上和火星上表面大量的硫酸钙或石膏。
文章首次指出陨硫钙石可能在洋中脊下覆地幔存在，其可能是黑烟囱部分硫酸钙的前体，该机制是对Bischoff and Seyfried (1978）认为洋中脊硫酸盐是由于Ca和SO42-在海水中的溶解度随着温度的升高而降低机制的补充。
在大氧化事件（GOE）之前，地球大气层最初不含氧气 (Lee et al. , 2016, Lyons et al. , 2014)。大约24.6-18.5亿年前，氧气从现在的大气水平（PAL）的＜10–7.1–10–5.1（lgfo2<–7.6至–6.0）上升到lgfo2=–5.3至–2.7(Kanzaki and Murakami, 2016)，称为GOE。GOE之前的无氧或缺氧环境可能和CaS是有关系的。GOE之前地球大气的lgfo2范围的上限为-7.6至-6.0(Kanzaki and Murakami, 2016)，与陨硫钙石稳定场部分重叠。此外，早期地球岩浆海的lgfo2值在2173K时为IW+0.5(Sossi et al. , 2020)。故大气氧逸度和岩浆氧逸度都满足陨硫钙矿存在的条件。本研究推算地球早期的陨硫钙石CaS的质量在4.30×1021-7.58×1021 kg，如果这些CaS如全部转换为CaSO4可以消耗3.82×1021-6.74×1021 kg 氧气，而现代地球大气中的氧气总量仅为1.246×1018 kg，可见CaS可能是地球早期缺氧的诱因。
二叠纪-三叠纪界线（PTB）大灭绝是过去5亿年来最严重的生物危机(Xie et al. , 2005, Yin et al. , 2012), 在PTB时伴随着大气CO2的急剧升高(Retallack, 2001)和大气O2含量的急剧降低(Berner, 2006)，大多学者认为西伯利亚大火成岩省（SLIP）的地幔岩浆与地壳岩石的相互反应是大气变化的一个重要原因(Sobolev et al. , 2011)。本研究中，CaS的形成伴随着CO2的释放，而CaS的氧化则是氧气消耗的过程，且含硫化物的玄武质岩浆与碳酸盐反应过程可以很好的反映SLIP岩浆与地壳碳酸盐的反应过程，更为重要的一点是SLIP岩浆以低氧逸度(FMQ–1.5，低于OLS, Sobolev et al., 2009)区别于其他冰岛、夏威夷等地幔柱，这为CaS存在提供了条件，故有理由推测CaS的短暂存在是PTB大气成分变化的一个因素之一。
文章信息：
Yuegao Liu（刘月高）, I-Ming Chou（周义明）, Jiangzhi Chen(陈姜智，共一), Nanping Wu（吴南平）, Wenyuan Li（李文渊）, Leon Bagas, Minghua Ren（任名华）, Zairong Liu（刘在荣）, Shenghua Mei*（梅升华, 通讯）, Liping Wang*（王李平, 通讯）. Oldhamite: A new link in upper mantle for C-O-S-Ca cycles and an indicator for planetary habitability. NSR, 2023, https://doi.org/10.1093/nsr/nwad159
