我国学者与海外合作者在地幔深部挥发份起源方面取得进展

　　

图 氧化镁出熔体“萃取”地核中的原生氦，供给深部挥发份储库

　　地幔深部挥发份（如碳、氢、氧、氮等）的起源及运移过程能够约束行星起源及演化条件，影响地球深部热对流模型及板块构造运动，对地球起源、演化及地表环境等有重要意义，所以一直是地球科学的关注焦点。目前，主流学说认为“自上而下”的板片俯冲对深部挥发份的贡献举足轻重，但地幔深部原生氦的发现暗示地幔深部可能存在原始的挥发份储库；同时，越来越多的地球化学观测都表明地幔深部的挥发份含量显著高于浅部，并且形成时间极早。但鉴于直接观测的缺乏和实验模拟技术局限，对于这些深部挥发份储库的来源及演化依然存在较大争论。

　　在国家自然科学基金项目（批准号：42150102）等资助下，中国科学院广州地球化学研究所杜治学研究员和美国普林斯顿大学助理教授邓杰合作，利用第一性原理计算深部挥发份（即氦元素）在地核物质铁合金与地核出熔体间的分配，发现氦元素在地核的温度压力条件下对地核出熔体氧化镁有极强的亲和性。由此推论出地核出熔体氧化镁会“萃取”地核中大量的原生氦，通过出熔过程将其从地核运移至地幔底部。即地核挥发份直接供给地幔深部挥发份，地幔深部挥发份可能部分来自于地核。

　　本研究成果以“地核出熔体供给地幔深部原生氦（Primordial helium extracted from the Earth’s core through magnesium oxide exsolution）”为题，于2023年6月发表在《自然?地球科学》Nature Geoscience杂志，原文链接：https://doi.org/10.1038/s41561-023-01182-7。此研究为地幔深部挥发份储库的来源提供了新的可能性，指出了挥发份循环从地核到地表的“自下而上”的新思路。