光明日报合肥消息，科学技术大学地球和空间科学学院的邓正宾特任教授与国际学者合作，成功研发出超高精度的钛稳定同位素分析方法。这种方法被用来刻画地球从早期形成到现在地幔来源火成岩的钛同位素记录。这项重要的研究成果已在全球知名的学术期刊《自然》杂志上发表。
地球由地壳、地幔和地核构成，地幔的运转模式一直备受关注。邓正宾教授的研究揭示了地球地幔运转模式的阶段性演变特征。现代板块构造下接近全地幔对流的模式只是地球演化的一个短暂阶段。
地球化学研究显示，现代深部地幔中保存了地球早期的同位素记录，暗示原始物质储库的存在。层析成像研究表明，俯冲板片可以深入下地幔，表明上地幔和下地幔之间存在大量的物质交换。对此，邓正宾教授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，将已有分析方法的精度提高了三到四倍。
邓正宾教授强调，钛稳定同位素体系在地壳熔融过程中存在显著的分馏，是追踪地壳和地幔物质交换的良好工具。利用新的分析方法，他们研究了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。发现早太古代的样品与球粒陨石的钛稳定同位素组成一致，而在35亿年到27亿年间，地球地幔来源火成岩样品的同位素组成逐渐变化，与现代普通型大洋中脊玄武岩接近。这表明地球的地幔运转模式并非一成不变。
这项研究综合了同位素分析技术方法，研究了地球地质历史中地幔来源火成岩同位素记录的变化。揭示了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的短期状态，不完全代表地球早期的动力学特征。这一突破性的研究解决了地球化学和地球物理对地球内部过程认识的矛盾。
这项研究为我们理解类地行星的地质和宜居性演化提供了新的视角。未来，我们需要更深入地研究地球地质历史中地幔物质交换模式及其演化的具体控制机制。
来源：光明网-《光明日报》
