科技日报记者 吴长锋
记者26日从中国科学技术大学获悉，该校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的研究成功揭示，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。相关成果在线发表于国际顶级期刊《自然》。
地球上、下地幔的物质交换会影响元素在地壳和地幔中的分配，对于理解类地行星的动力学和热演化十分重要。钛稳定同位素体系是用来示踪地壳—地幔的物质交换的良好工具。
研究人员对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。结果显示，早太古代（38亿年—35亿年前）的样品和球粒陨石的钛稳定同位素组成一致；而35亿年—27亿年前地球地幔来源火成岩样品的同位素组成随着时间逐渐变轻，直到与现代普通型大洋中脊玄武岩接近；而现代洋岛玄武岩的钛稳定同位素组成与大洋中脊玄武岩存在差别，更接近全硅酸盐地球的组成特征。结合已有大陆地壳生长模型可推测：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。
研究人员表示，在此基础上，还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。
