各有关单位：
为贯彻落实党中央、国务院关于加强基础研究的重要战略部署，进一步强化原始创新，推动学科交叉，应对研究范式变革，国家自然科学基金委员会(以下简称“自然科学基金委”)地球科学部拟资助“深下地幔关键物质循环过程及其效应”原创探索计划项目(以下简称“原创项目”)。该原创项目旨在通过地球科学与高压物理、高压化学等多学科的深度交叉融合，结合地球超深部研究的最新重大发现，探索重大地质事件中超深部过程控制地球表层演化的机理，为认知地球带来变革性突破，开创四维地球系统科学基础研究的新体系，服务于国家“深地”发展战略以及地球科学部“三深一系统”总体规划。
一、 总体科学目标
本项目基于深部过程主控地球演化的新理论，研究地球内部1800千米以下地幔关键物质循环过程及其效应。通过高温高压实验模拟和理论计算，测定超深地幔岩石矿物物理化学新特性，结合数值模拟、地球物理和地球化学观测，揭示深下地幔关键物质循环过程对地质、地球物理和地球化学现象的调控机理，原创性突破地球系统演化的深部动力学机制等科学问题，为掌握地球系统的运行机制提供科学基础，丰富地球宜居性研究的理论体系，为了解地球系统的过去、预测未来，以及构建深时、深地四维地球系统提供理论支撑。
二、 核心科学问题
地表水、氢、氧等关键物质经历了通过板块俯冲作用进入深地、超深部大循环、化学重组和通过地幔热柱岩浆返回地表的复杂循环过程。围绕地球深部物质循环过程中物质的物理化学特征、变化及其动力学机制等核心科学问题，聚焦深下地幔科学前沿，拟从以下两个关键科学问题进行深入探讨：
1. 深下地幔关键物质的循环过程：深下地幔水、氢、氧等挥发份的来源，深下地幔新的化学平衡过程，以及深下地幔圈层之间的物质交换。
2. 深下地幔关键物质的循环效应：深下地幔富氧物质参与的新物质循环过程对地球动力学机制的影响，及其对地表环境宜居性的控制机理。
三、 主要资助方向和研究内容
开辟由深下地幔活动主控的深时、深地四维地球系统演化模式的框架，需从“板块俯冲进入深地—物质的超深部重组过程—以全新面貌回到地面”的大循环着手，以高压研究为基础，结合数值模拟、地球物理探测、地质和地球化学观测等，验证深部稳态形貌，并利用深时发生的地质大事件来验证突变的记录。拟从以下五个研究方向开展资助：
1. 深下地幔的俯冲水循环及其机理：针对高压高密度的含水矿物与水深部循环的耦合过程，研究水在深下地幔的赋存、储量和分布，探索未知高压新含水矿物及其稳定区间，研究水在深下地幔主要矿物中的分配行为，解析深部俯冲水循环机理。
2. 深下地幔物质循环引起的新化学重组：针对深下地幔超高压导致的物质化学、地球物理和地球化学属性的改变，考察其属性及变化特征，研究水与深下地幔主要矿物之间的化学作用，超氧化物的生成、氧元素的异常价态，矿物中氢的超离子化现象，含铁矿物的自旋相变与化学键演化，解析深部物质循环化学重组机制。
3. 深下地幔与地核的物质交换机理：针对地球内部组分、温度和物性最极端的核幔边界过程，研究边界巨大差异引起的结晶分异过程和效应，超氧化物在核幔边界的形成、积累、重组特征与物质交换过程，检验D"层、LLSVP区、超低波速带等地震学异常区与关键物质循环过程的相互作用过程，解析其动力学机制。
4. 深下地幔关键物质循环过程的地球动力学效应：研究深下地幔释放挥发份对地幔柱稳态热对流的作用，探索超深部地幔柱上升时挥发份与围岩的同化反应，研究富氧超级地幔柱和超级大陆聚散的关系。
5. 深下地幔关键物质循环过程的地表效应：通过条带状铁建造等资源聚集的时空对比，定量表征富氧条件下产生溢流岩浆的规模，探索深源富氧岩浆挥发份造成的大气氧含量的变化，阐明富氧超级地幔柱引起的重大地质效应。
四、 资助计划
“深下地幔关键物质循环过程及其效应”原创探索项目资助期限为5年，申请书中的研究期限应填写“2022年1月1日-2026年12月31日”。每个资助方向计划资助1项，平均资助强度300万元/项，资助经费总强度为1500万元。
五、 申请要求
1. 申请资格
具有承担基础研究项目(课题)或其他基础研究经历的科学技术人员均可提出申请。
2. 限项申请规定
(1)申请人同年只能申请1项原创项目(含预申请)。
(2)原创项目从预申请开始直到自然科学基金委作出资助与否决定之前，不计入申请和承担总数范围;获资助后计入申请和承担总数范围。
(3)应符合《2021年度国家自然科学基金项目指南》中对申请数量的限制。
3. 撰写要求
申请人必须针对指南的某一个资助方向提出申请，项目申请中的研究内容必须涵盖本指南中该资助方向的全部研究内容。申请人应根据本指南名称以及主要资助方向自行拟定项目名称、科学目标，组织研究内容、技术路线，凝练关键科学问题等，并撰写和提交预申请以及正式申请的项目申请书。
六、 注意事项
1. 资助项目信息公布
自然科学基金委将在官方网站公布资助原创项目基本信息。
2. 项目实施保障
原创项目负责人应将主要精力投入原创项目的研究中;依托单位应加强对原创项目实施的监督、管理和服务，减轻项目负责人不必要的负担，为项目研究提供必要的制度和条件保障。
3. 其他
原创项目申请与资助不设复审环节。
自然科学基金委将把相关项目负责人项目执行情况和评审专家的评审情况计入信誉档案。
4. 咨询方式
(1)填报过程中遇到的技术问题，可联系国家自然科学基金委员会信息中心协助解决，联系电话：010-62317474。
(2)国家自然科学基金委员会地球科学部综合与战略规划处：郑袁明;电话：010-62327157。
附件
指南引导类原创探索计划项目信息表
指南项目名称 | 深下地幔关键物质循环过程及其效应 |
指南拟发布时间* | 2021年11月2日8时 |
预申请填写的起止时间（具体到小时）* | 2021年12月2日9时-12月8日24时 |
申请代码1 | 选择地球科学部D下属代码 |
注：“指南项目名称”将嵌入信息系统“附注说明”中，提供下拉式菜单供申请人选择;“预申请填写的起止时间”将在信息系统中做填写控制。
*按照《国家自然科学基金条例》第七条规定：年度基金项目指南应当在受理基金资助项目申请起始之日30日前公布。请按照上述时间要求确定发布指南和预申请提交时间
