本报讯  7月26日，中国科大地球和空间科学学院邓正宾特任教授与多位国际学者合作，实现了钛稳定同位素组成的超高精度测量方法，应用刻画了地球形成早期到现代的地幔来源火成岩的钛同位素记录，揭示了地球地幔的运转模式是呈阶段性演变的，现代板块构造体制下接近全地幔对流的模式只是地球演化近期的过渡状态。相关研究成果在线发表于《自然》。

在地球地质历史中，上、下地幔的物质交换会影响元素在地壳和地幔中的分配，对理解类地行星的动力学和热演化十分重要。

此次研究中，邓正宾同丹麦哥本哈根大学以及多个国际研究机构的合作者，采用最新一代多接收等离子体质谱仪开发超高精度钛稳定同位素分析方法，改进和优化样品处理流程和数据处理方法，将已有钛稳定同位素分析方法的分析精度提高了3至4倍，以用来限定自然样品中微小的分馏信号。

利用新的分析方法，邓正宾等人首先对24件球粒陨石样品的钛同位素进行了标定，确定全硅酸盐地球的钛稳定同位素组成和现在的上地幔存在显著差别。在此基础上，对比研究了全球从太古代到元古代的地幔来源火成岩以及现代洋岛玄武岩样品。

结合已有大陆地壳生长模型，可推测目前地幔中的钛稳定同位素组成的变化很可能反映：地球太古代上、下地幔的物质交流处于受限的状态；而该格局在现代已被打破，体现在现代洋岛玄武岩的钛稳定同位素组成存在较大范围。对比其锶同位素组成，现代洋岛玄武岩的钛稳定同位素组成变化无法单纯由沉积物或大陆地壳物质的再循环导致，应代表了部分原始地幔物质的参与；该结果反映了现代地球内部原始地幔储库仍存在，但在逐步被瓦解。

该工作基于同位素分析技术方法的突破，综合研究了地球地幔来源火成岩在地质历史中同位素记录随着时间的变化，发现地球地幔的运转模式不是一成不变的；即现代深俯冲板片可以进入下地幔以及接近全地幔对流的格局只是地球演化近期的过渡状态，不完全代表地球早期的动力学特征。该工作弥合了地球化学和地球物理对地球内部过程约束的矛盾；在此基础上，急需对地球地质历史中地幔物质交换模式及其演化具体控制机制的开展更多研究，才能更好认识类地行星的地质和宜居性演化。

论文第一和通讯作者为中国科大邓正宾特任教授。           

（地球和空间科学学院）