?地球揮發份起源是當前地球科學領域研究的熱點。硫族元素硫(S)、硒(Se)和碲(Te)因為同時具有中等揮發性和親鐵性，是示蹤地球早期增生和揮發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，這一特征被認為是地球核-幔分異停止后碳質球粒隕石后期增生(late veneer)的結果。這一后期增生過程也被很多科學家認為是地球強親鐵元素(HSE)和很多其它揮發性元素(如碳、氮、氫等)的主要來源。然而，這一假說的基礎-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的地幔成分還存在巨大的爭議。
?近日，中國科學院廣州地球化學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，探討了它們在硅酸鹽地幔中的豐度及其對地球揮發份起源的啟示，為這一爭議提供了新的見解，相關成果發表在國際知名期刊《Earth and Planetary Science Letters》。
?研究團隊在1 GPa壓力、1200-1600°C溫度范圍內開展了系統的高溫高壓實驗，實驗結果發現Se和Te在硫化物與硅酸鹽熔體間的分配系數與硅酸鹽熔體中的FeO含量呈倒U型關系，而溫度和氧逸度的影響則非常小(圖1)。通過參數化擬合這些分配系數，研究團隊成功解釋了大洋中脊玄武巖（MORB）和氧化弧巖漿中Se和Te的地球化學行為。更為重要的是，研究團隊將這些分配系數應用于地幔部分熔融模型，結合來自太平洋-南極洋脊MORB的高精度Se和Te含量數據，估算了虧損地幔（DMM）和原始地幔（PM）的Se和Te豐度。結果表明，硅酸鹽地幔的Se和Te豐度遠低于前人的估算值，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份起源提供了新的線索。未來，研究團隊計劃進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，以驗證當前對硅酸鹽地幔中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。
圖2 原始地幔中S、Se和Te的豐度
附件下載：