地球挥发份起源是当前地球科学领域研究的热点。硫族元素硫(S)、硒(Se)和碲(Te)因为同时具有中等挥发性和亲铁性，是示踪地球早期增生和挥发份起源的理想指示剂。地幔橄榄岩中S、Se和Te具有近球粒陨石的相对丰度，这一特征被认为是地球核-幔分异停止后碳质球粒陨石后期增生(late veneer)的结果。这一后期增生过程也被很多科学家认为是地球强亲铁元素(HSE)和很多其它挥发性元素(如碳、氮、氢等)的主要来源。然而，这一假说的基础-地幔橄榄岩S、Se和Te近球粒陨石的相对丰度是否能代表真实的地幔成分还存在巨大的争议。

 近日，中国科学院广州地球化学研究所刘志伟博士后与李元研究员合作，通过精确测定Se和Te在硫化物熔体与硅酸盐熔体间的分配系数，探讨了它们在硅酸盐地幔中的丰度及其对地球挥发份起源的启示，为这一争议提供了新的见解，相关成果发表在国际知名期刊《Earth and Planetary Science Letters》。

 研究团队在1 GPa压力、1200-1600°C温度范围内开展了系统的高温高压实验，实验结果发现Se和Te在硫化物与硅酸盐熔体间的分配系数与硅酸盐熔体中的FeO含量呈倒U型关系，而温度和氧逸度的影响则非常小(图1)。通过参数化拟合这些分配系数，研究团队成功解释了大洋中脊玄武岩（MORB）和氧化弧岩浆中Se和Te的地球化学行为。更为重要的是，研究团队将这些分配系数应用于地幔部分熔融模型，结合来自太平洋-南极洋脊MORB的高精度Se和Te含量数据，估算了亏损地幔（DMM）和原始地幔（PM）的Se和Te丰度。结果表明，硅酸盐地幔的Se和Te丰度远低于前人的估算值，且具有超球粒陨石的S/Se和S/Te比值（图2）。这一结果表明，硅酸盐地幔的S、Se和Te丰度可能在地球主增生阶段核-幔分异过程就已确立，而“后期增生”的贡献相对较小。

 这项研究不仅深化了我们对Se和Te在地球深部过程中的行为的理解，还为地球早期演化历史和挥发份起源提供了新的线索。未来，研究团队计划进一步探索在地球深部岩浆洋条件下Se和Te的金属-硅酸盐熔体分配行为，以验证当前对硅酸盐地幔中Se和Te丰度的估计是否可以由地核形成过程解释。

论文信息：Zhi-Wei Liu (刘志伟)，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.

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.epsl.2025.119277

图1 Se和Te在硫化物熔体与硅酸盐熔体间的分配系数。

图2 原始地幔中S、Se和Te的丰度