記者7月27日從中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)獲悉，該校地球和空間科學(xué)學(xué)院特任教授鄧正賓與多位國際學(xué)者合作，實現(xiàn)了鈦穩(wěn)定同位素組成的超高精度測量方法，揭示了地球地幔的運轉(zhuǎn)模式是呈階段性演變的，相關(guān)研究成果已發(fā)表在國際學(xué)術(shù)期刊《自然》雜志上。

地球自外向內(nèi)主要分為地殼、地幔和地核，上、下地幔存在大量物質(zhì)交換，現(xiàn)有交換速率下地球早期形成的儲庫難以得到保留，與地球化學(xué)觀察所得結(jié)論相對立。在地殼熔融過程中，通過鈦穩(wěn)定同位素研究可以得到相對完整的地殼—地幔物質(zhì)交換記錄，為長期爭論的地幔內(nèi)部物質(zhì)交換問題帶來新的約束。

針對這一問題，鄧正賓同合作者采用最新一代多接收等離子體質(zhì)譜儀開發(fā)超高精度鈦穩(wěn)定同位素分析方法，分析精度提高了3倍至4倍，以用來限定自然樣品中微小的分餾信號。科研團(tuán)隊綜合研究了地球地幔來源火成巖在地質(zhì)歷史中同位素記錄隨著時間變化，發(fā)現(xiàn)地球地幔的運轉(zhuǎn)模式不是一成不變的;即現(xiàn)代深俯沖板片可以進(jìn)入下地幔以及接近全地幔對流的格局只是地球演化近期的過渡狀態(tài)，不完全代表地球早期的動力學(xué)特征。

該工作彌合了地球化學(xué)和地球物理對地球內(nèi)部過程約束的矛盾。此外，該研究也提醒了學(xué)界，急需對地球地質(zhì)歷史中地幔物質(zhì)交換模式及其演化具體控制機制的開展更多研究，才能更好認(rèn)識類地行星的地質(zhì)和宜居性演化。