?地球揮發(fā)份起源是當(dāng)前地球科學(xué)領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。硫族元素硫(S)、硒(Se)和碲(Te)因?yàn)橥瑫r具有中等揮發(fā)性和親鐵性，是示蹤地球早期增生和揮發(fā)份起源的理想指示劑。地幔橄欖巖中S、Se和Te具有近球粒隕石的相對豐度，這一特征被認(rèn)為是地球核-幔分異停止后碳質(zhì)球粒隕石后期增生(late veneer)的結(jié)果。這一后期增生過程也被很多科學(xué)家認(rèn)為是地球強(qiáng)親鐵元素(HSE)和很多其它揮發(fā)性元素(如碳、氮、氫等)的主要來源。然而，這一假說的基礎(chǔ)-地幔橄欖巖S、Se和Te近球粒隕石的相對豐度是否能代表真實(shí)的地幔成分還存在巨大的爭議。
?近日，中國科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所劉志偉博士后與李元研究員合作，通過精確測定Se和Te在硫化物熔體與硅酸鹽熔體間的分配系數(shù)，探討了它們在硅酸鹽地幔中的豐度及其對地球揮發(fā)份起源的啟示，為這一爭議提供了新的見解，相關(guān)成果發(fā)表在國際知名期刊《Earth and Planetary Science Letters》。
?研究團(tuán)隊在1 GPa壓力、1200-1600°C溫度范圍內(nèi)開展了系統(tǒng)的高溫高壓實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)Se和Te在硫化物與硅酸鹽熔體間的分配系數(shù)與硅酸鹽熔體中的FeO含量呈倒U型關(guān)系，而溫度和氧逸度的影響則非常小(圖1)。通過參數(shù)化擬合這些分配系數(shù)，研究團(tuán)隊成功解釋了大洋中脊玄武巖（MORB）和氧化弧巖漿中Se和Te的地球化學(xué)行為。更為重要的是，研究團(tuán)隊將這些分配系數(shù)應(yīng)用于地幔部分熔融模型，結(jié)合來自太平洋-南極洋脊MORB的高精度Se和Te含量數(shù)據(jù)，估算了虧損地幔（DMM）和原始地幔（PM）的Se和Te豐度。結(jié)果表明，硅酸鹽地幔的Se和Te豐度遠(yuǎn)低于前人的估算值，且具有超球粒隕石的S/Se和S/Te比值（圖2）。這一結(jié)果表明，硅酸鹽地幔的S、Se和Te豐度可能在地球主增生階段核-幔分異過程就已確立，而“后期增生”的貢獻(xiàn)相對較小。
?這項研究不僅深化了我們對Se和Te在地球深部過程中的行為的理解，還為地球早期演化歷史和揮發(fā)份起源提供了新的線索。未來，研究團(tuán)隊計劃進(jìn)一步探索在地球深部巖漿洋條件下Se和Te的金屬-硅酸鹽熔體分配行為，以驗(yàn)證當(dāng)前對硅酸鹽地幔中Se和Te豐度的估計是否可以由地核形成過程解釋。
論文信息：Zhi-Wei Liu (劉志偉)，Yuan Li （李元），2025. The partitioning of selenium and tellurium between sulfide liquid and silicate melt and their abundances in the silicate Earth. Earth and Planetary Science Letters 656, 119277.
論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.epsl.2025.119277
圖1 Se和Te在硫化物熔體與硅酸鹽熔體間的分配系數(shù)。
圖2 原始地幔中S、Se和Te的豐度
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