地球地幔运转模式演变被揭示

地球自外向内主要分为地壳、地幔和地核，其中地幔在660公里处存在地震波速的不连续界面，将地幔分为上地幔和下地幔两个圈层。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，对于理解类地行星的动力学和热演化十分重要。地球化学研究中发现现代深部地幔保留了地球形成早期的稀有气体或短半衰期放射性核素的同位素记录，意味着下地幔存在原始物质的储库，但地震层析成像研究发现俯冲板片可进入下地幔，意味着现今上、下地幔存在大量物质交换，现有交换速率下地球早期形成的储库应难以在漫长地质历史中得到保留，与地球化学观察所得结论相对立。

针对这一问题，邓正宾同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3~4倍。“在地壳熔融过程中，钛稳定同位素体系存在显著分馏，是用来示踪地壳-地幔的物质交换的良好工具，通过钛稳定同位素研究可以得到地球形成以来相对完整的地壳-地幔物质交换记录。”邓正宾说。