科学研究

孙瑶:硅酸盐地球Mo同位素组成及其对晚期增生物质来源的启示【EPSL,2026】
2026-04-22 阅读:518

地球核幔分异基本结束之后的晚期增生阶段,包括成月大碰撞及其之后的晚期增生(亦称“后增薄层”),对奠定其现今化学组成至关重要,尤其体现在强亲铁元素和挥发性元素的加入方面。非质量相关同位素因其在陨石与地球之间存在由核合成过程导致的差异,所以可以为追溯地球晚期增生阶段物质来源提供独特视角。其中,亲铁元素Mo在碳质球粒陨石(CC)与非碳质球粒陨石(NC)群之间表现出与s-过程核素亏损有关的同位素组成差异,该差异仅与原始行星盘中前太阳系颗粒物质的不均匀分布有关而不受其它过程影响,因此在示踪地球晚期增生阶段增生物质来源方面展现出强大潜力。作为中度亲铁元素,Mo记录了地球最后10-20%增生物质的成分特征,但是,目前关于 硅酸盐地球(BSE)的非质量相关Mo同位素组成存在不同的估计值,这为限制晚期增生阶段物质来源带来不确定性。

针对上述科学问题及研究现状,我校科学研究院博士生孙瑶在科学研究院刘金高教授和德国科隆大学Dr. Mario Fischer-Godde的联合指导下,与我校许继峰教授团队、地科院地质所李超研究员、哥本哈根大学Kris Szilas教授合作,首次报道了针对未经离子交换柱化学分离过程的辉钼矿样品的非质量相关Mo同位素数据,并取得以下认识:

1)这些数据为BSE非质量相关Mo同位素组成提供了新的约束,具体如下:ε92Mo = 0.04 ± 0.06, ε94Mo = 0.03 ± 0.03, ε95Mo = 0.01 ± 0.01, ε97Mo = 0.02 ± 0.02, ε100Mo = 0.05 ± 0.06n = 1695% CI相对于NIST SRM 3134 Mo标准溶液)。

2本研究报道的新BSE非质量相关Mo同位素组估计未观察到可分辨的Mo同位素异常(1)。结合本研究估计的BSE非质量相关Mo同位素组成,与前人报道的CC-lineNC-line数据,可以发现BSEMo同位素组成落在由NC类型陨石限定的范围里(2)。这一观察支持,在地球增生阶段的最后10-20%的历史中,增生物质主要来源于NC类型的球粒陨石。

3)进一步考虑这一新BSE估算值的不确定度,并结合前人报道的另一条NC-line进行计算,结果表明CC起源的MoBSE的贡献为12±10%。该估计值与通过晚期增生/“后增薄层”增生到地球上的Mo的比例估算值高度吻合。

综上,该工作认为BSE的非质量相关Mo同位素不存在显著异常,且支持成月大碰撞期间增生物质主要来自于内太阳系的非碳质球粒陨石物质,而仅有不超过22%Mo来自于晚期增生/“后增薄层”事件中添加的碳质球粒陨石物质。


图1 硅酸盐地球BSE的Mo同位素组成

 


图2 硅酸盐地球BSE Mo同位素组成的估计值与陨石组成比较



图3 辉钼矿样品及硅酸盐地球(BSE)的ε92Mo (a)、ε94Mo (b)、ε95Mo (c)、ε97Mo (d)和ε100Mo (e)组成

 

 


图4 辉钼矿样品及BSE的ε94Mo与ε95Mo图解

 

上述研究成果得到国家自然科学基金(42425302)的资助,并发表在国际权威地学期刊《Earth and Planetary Science Letters》上:Sun, Y.(孙瑶), Tusch, J., Fan, X.(范晓蕊), Xu, J.(许继峰), Li, C.(李超), Szilas, K., Münker, C., Liu, J*.(刘金高), & Fischer-Godde, M*. (2026). The molybdenum isotope composition of the Bulk Silicate Earth constrained from molybdenites and its implications for the nature of late-stage building blocks. Earth and Planetary Science Letters, 684, 120012.

 全文链接:https://doi.org/10.1016/j.epsl.2026.120012


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