摘要
来自外太阳系的富含挥发物的物质的增加是地球发展海洋并成为宜居行星的关键先决条件1，2，3.，4．然而，这种吸积的时间仍然存在争议5，6，7，8．有人提出，挥发性元素是在地核形成停止后，由碳质球粒陨石样物质组成的晚期贴面的晚期吸积而添加到地球上的6，9，10．这一观点与碳质球粒陨石的钌同位素组成不一致5，11这与现代地幔不同12或任何已知的陨石群5．作为一种可能的解决方案，地球的前晚覆层地幔可能已经包含了一部分钌，这些钌没有被地核形成完全提取出来13．只有在其同位素组成与现代地幔不同的情况下，才能确定其存在。本文首次报道了格陵兰岛西南部太古宙超镁质岩石的高精度、不依赖于质量的Ru同位素组成One hundred.与现代地幔值相比，Ru超过百万分之22。这One hundred.钌过量表明早太古宙烃源岩在晚饰面增生之前就已含有大量的钌。到37亿年前，格陵兰岛西南部的地幔还没有完全与晚期增生的物质平衡。否则，就不会观察到Ru同位素相对于现代地幔的差异。如果考虑了除Ru外其他高亲铁元素的约束14只有当晚期地幔表面含有大量具有其特征的碳质球粒陨石样物质时，才能调和现代地幔的组成One hundred.俄文赤字。因此，这些数据放宽了先前对后期贴面的限制，并且与在后期吸积期间从外太阳系输送到地球的富含挥发物的物质一致。
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参考文献
亚历山大，c.m.等。小行星的来源，以及它们对类地行星的不稳定库存的贡献。科学337， 721-723(2012)。
braukmller, N.， Wombacher, F.， Funk, C. & m
地球上水、碳、氮和惰性气体的起源和浓度。地球的星球。科学。列托语．313 - 314， 56-66(2012)。
Peslier, A. H.， Schönbächler, M.， Busemann, H. & Karato, S.-I。地球内部的水:分布和起源。空间科学。牧师．212， 743-810(2017)。
Fischer-Gödde, M. & Kleine, T.晚期单板的内太阳系起源的钌同位素证据。自然541， 525-527(2017)。
类地行星的挥发性吸积历史及其动力学意义。自然461， 1227-1233(2009)。
Schönbächler, M.， Carlson, R. W.， Horan, M. F.， Mock, T. D.和Hauri, E. H.地球的非均质吸积和中等挥发性元素收支。科学328， 884-887(2010)。
Budde, G.， Burkhardt, C. & Kleine, T.外太阳系物质向地球吸积的钼同位素证据。Nat。阿斯特朗．3.， 736-741(2019)。
Wang, Z.和Becker, H.硅酸盐土中S, Se和Te的比率需要一个富含挥发物的后期贴面。自然499， 328-331(2013)。
Varas-Reus, m.i, König, S.， Yierpan, A.， Lorand, j.p. & Schoenberg, R.硒同位素作为外太阳系晚期挥发性物质对地球贡献的示踪剂。Nat。Geosci．12， 779-782(2019)。
地球随时间增长的物质的同位素性质。自然541， 521-524(2017)。
Bermingham, K. R.和Walker, R. J.海洋地幔的钌同位素组成。地球的星球。科学。列托语．474， 466-473(2017)。
鲁比等人。高度亲铁元素通过硫化铁分离从地幔中剥离出来。科学353， 1141-1144(2016)。
van de Löcht, J.等。地球上最古老的地幔橄榄岩显示了晚期增生的完整记录。地质46， 199-202(2018)。
Brenan, J. M. & McDonough, W. F.岩心形成与金中锇和铱的金属硅酸盐分馏。Nat。Geosci．2; 798-801(2009)。
贝克，H.等。地球原始上地幔的高度亲铁元素组成:来自橄榄岩块体和捕虏体新数据的约束。Geochim。Cosmochim。学报70[j]， 2006。
周春林。地球上地幔中亲铁元素的分异。月球行星进程。科学。相依．9， 219-230(1978)。
地球、月球和火星中的高亲铁元素:最新进展及其对行星吸积和分化的影响。地球化学69， 101-125(2009)。
Bermingham, K. R.， Worsham, E. A. & Walker, R. J.星云中Mo和Ru同位素变化和类地行星增生遗传学的新见解。地球的星球。科学。列托语．487， 221-229(2018)。
Willbold, M, Mojzsis, S. J, Chen, H. W. & Elliott, T. Acasta片麻岩杂岩的钨同位素组成。地球的星球。科学。列托语．419， 168-177(2015)。
Willbold, M.， Elliott, T. & Moorbath, S.，末期轰击前地球地幔的钨同位素组成。自然477， 195-198(2011)。
Maier, W. D.等。早期地球深部地幔中陨石表面的逐渐混合。自然460， 620-623(2009)。
Dale, c.w.， Kruijer, t.s. & Burton, k.w.182格陵兰岛伊苏亚3.8 Ga岩石来源中部分晚饰面的证据。地球的星球。科学。列托语．458， 394-404(2017)。
Marchi, S.， Canup, R. M.和Walker, R. J.硅酸盐和金属在大型星子中向地球的非均匀输送。Nat。Geosci．11， 77-81(2018)。
图布尔，M.，普切尔，I. S.和沃克，R. J.。182早期地幔分异产物长期保存的证据。科学335， 1065-1069(2012)。
Rizo, H.等。现代洪泛玄武岩钨同位素组成中地球形成事件的保存。科学352， 809-812(2016)。
Mundl, A.等人。现代洋岛玄武岩中钨-182的非均质性。科学356， 66-69(2017)。
Touboul, M.， Liu, J.， O 'Neil, J.， Puchtel, i.s. & Walker, R. J.182加拿大魁北克Nuvvuagittuq绿岩带表壳岩石的W和高亲铁元素丰度化学。地质的．383， 63-75(2014)。
Tusch, J.等人。统一的182格陵兰岛西南部伊苏阿地区太古宙岩石中W同位素组成:早期硅酸盐分异和晚期饰面缺失的作用Geochim。Cosmochim。学报257， 284-310(2019)。
Rizo, H.等。182地幔柱源中核幔相互作用的证据。Geochem。教谕。列托语．11， 6-11(2019)。
Chen, J. H, Papanastassiou, D. A.和Wasserburg, G. J.球粒陨石和分异陨石中的钌特有同位素效应。Geochim。Cosmochim。学报74中文信息学报(英文版)，2010)。
Szilas, K.， Kelemen, P. B.和Rosing, M. T.。西格陵兰岛南部bbb3.7 ga伊苏亚表壳带超镁质岩石的岩石成因:两个不同岩浆堆积趋势的地球化学证据。冈瓦那大陆Res．28， 565-580(2015)。
Bennett, V. C, Nutman, A. P. & Esat, T. M.187Os /188西格陵兰岛南部(3.8 Ga)和西澳大利亚(3.46 Ga)太古宙超基性岩石的Os同位素组成Geochim。Cosmochim。学报66， 2615-2630(2002)。
萨维娜等。碳化硅星尘颗粒中的绝灭锝:对恒星核合成的影响。科学303， 649-652(2004)。
Nutman, a.p.， McGregor, v.r.， Friend, c.r.l.， Bennett, v.c.和Kinny, p.d.西格陵兰岛南部的伊萨克片麻岩复合体;世界上最广泛的早期地壳演化记录(3900-3600 Ma)。Precambr。Res．78， 1-39(1996)。
Friend, C, Bennett, V.和Nutman, A.西格陵兰岛南部3800 Ma的深海橄榄岩:Itsaq片麻岩杂岩中暗粒岩和辉锌矿包裹体的场关系、岩石学、年代学、全岩和矿物化学。普通发布版。矿物。汽油．143， 71-92(2002)。
Nutman, a.p.， Friend, c.r.l.， Horie, K. & Hidaka, H. in前寒武纪地质的发展卷15(编辑van Kranendonk, m.j.等人)187-218(爱思唯尔，2007年)。
Rollinson, H.， Appel, P. W. U.和Frei, R. A.。西格陵兰岛变质的早太古宙铬铁矿:对太古宙斜长铬铁矿成因的启示。j .汽油．43(2002)。
Coggon, J. A.， Luguet, A.， Nowell, G. M. & Appel, P. W. U.格陵兰岛西南部铬铁矿记录的冥古宙地幔融化186操作系统签名。Nat。Geosci．6， 871-874(2013)。
Friend, c.r.l. & Nutman, a.p.太古宙蛇绿岩?西格陵兰岛南部伊苏亚上地壳带争论的新证据。点。j . Sci．310， 826-861(2010)。
Friend, C. R. L.和Nutman, a. P.格陵兰岛伊苏阿的泥质岩:大约3720 Ma的枯竭地幔的地壳下交代作用窗口。地质39， 663-666(2011)。
Szilas, K.等。高度难熔的太古代橄榄岩堆积:格陵兰岛西南部Seqi超镁铁质杂岩的岩石学和地球化学。Geosci。前面．9， 689-714(2018)。
Van Kranendonk, M. J, Hugh Smithies, R.， Hickman, A. H.， Wingate, M. T. D.和Bodorkos, S.中太古代(∼3.2 Ga)皮尔巴拉克拉通的裂陷:前寒武纪早期威尔逊旋回的缺失环节。Precambr。Res．177， 145-161(2010)。
萨瓦德，D，巴恩斯，s - j。& Meisel, T.镍硫火法测定铂族元素、铼和金的Te共沉淀法和高压硫酸消解同位素稀释法的比较。Geostand。Geoanal。Res．34， 281-291(2010)。
考夫曼，f.e.d.等人。南非西北Bushveld杂岩下群和中群铬铁矿组成、结构和铂族元素矿化的变化。经济学。地质的．114， 569-590(2019)。
Rizo, H.等。早期地球分化研究142Nd,182W，以及格陵兰岛Isua样品中高度亲铁元素的丰度。Geochim。Cosmochim。学报175， 319-336(2016)。
Rehkämper, M. & Halliday, A. N.开发和应用新的离子交换技术，从地质样品中分离铂族和其他亲铁元素。Talanta44663-672(1997)。
Fischer-Gödde, M.， Burkhardt, C.， Kruijer, T. S. & Kleine, T.太阳原行星盘的Ru同位素非均质性。Geochim。Cosmochim。学报168， 151-171(2015)。
马氏，c.n，马氏，P. & albar
贝克尔，j.s.，塞弗特，g.s aprykin, a.i.和Dietze, h.j.。质谱和等离子质谱中氩分子离子形成的理论研究。j .肛门。在。范围．11， 643-648(1996)。
Fujii, T.， Moynier, F.， Telouk, P. & Albarede, F. Murchison地区钼和钌同位素分选及其异常成因。12,54。J．647， 1506-1516(2006)。
Hidaka, H.和Masuda, A.铀矿中自发裂变产生的钌、银和碲的同位素研究。化学。地质的．106， 187-195(1993)。
Hidaka, H. & Holliger, P.加蓬Oklo和bangomb
Chen, K.等。上大陆地壳铂族元素丰度与Re-Os同位素系统:来自冰川二晶岩的证据。Geochim。Cosmochim。学报191， 1-16(2016)。
Schoenberg, R.， Kruger, F. J.， Nägler, T. F.， Meisel, T. & Kramers, J. D. bush杂岩西部铬铁矿层与Merensky礁的PGE富集;Re-Os和Rb-Sr同位素研究。地球的星球。科学。列托语．172， 49-64(1999)。
戴，J. M. D，布兰登，A. D和沃克，R. J.地球，火星，月球和小行星中的高度亲铁元素。启的矿物质。Geochem．81， 161-238(2016)。
致谢
我们感谢F. Wombacher和A. Katzemich在实验室的支持以及K. Tani和I. Nishio在实地工作中的帮助。这项研究得到了DFG资助编号FI 1704/5-1的支持，该资助属于优先项目SPP 1833“建设一个可居住的地球”。，by the European Commission through ERC grant number 669666 ‘Infant Earth’ to C.M., by the Carlsberg Foundation grant number CF18-0090 to K.S., and by Kanazawa University “SAKIGAKE 2018” to T.M. H.S. publishes with the permission of the Executive Director, Geological Survey of Western Australia.
作者信息
作者及单位
贡献
M.F.-G。C.M.设计了这个项目。M.F.-G。，B.-M. E. and N.M. developed the analytical method and obtained the Ru isotope data. M.F.-G. wrote the manuscript. All authors contributed to the discussion of the results and editing of the manuscript.
相应的作者
道德声明
相互竞争的利益
作者声明没有利益冲突。
额外的信息
同行评议信息自然感谢Katherine Bermingham和其他匿名审稿人对本文同行评议的贡献。
出版商的注意b施普林格《自然》杂志对已出版的地图和机构的管辖权要求保持中立。
扩展数据图和表
扩展数据图2钌同位素图显示了测量的原始比值的ln值99俄文/101俄罗斯和One hundred.俄文/101Ru为100 ng ml−1Ru样品溶液和相关的alpha Aesar Ru支架标准。
测量的同位素比率显示为未经质量依赖分馏校正的原始比率，并归一化为参考比率R和R”。可以观察到两条不同的质量分馏线。两条线的斜率在误差范围内是不可区分的，并且与0.5的预测斜率非常吻合，如果指数定律能够准确地纠正质量相关的分划(参见方法详情)。最重要的是，通过蒸馏纯化的样品落在与其相关的Alfa Aesar包套标准相同的质量分馏线上。这清楚地表明，与包套标准相比，Ru蒸馏不会对样品产生任何不可解释的质量分馏效应。在不同的质量分馏阵列上绘制的样品和相关标准物所观察到的变化是由2019年5月对质谱仪的维护引起的，在此期间更换了法拉第杯。然而，这并不影响同位素数据的准确性，因为所分析的样品及其相关的括号标准发生了相同幅度的位移，并且同位素数据表示为来自括号标准的ε值。
权利和权限
关于本文
引用本文
Fischer-Gödde, m.e Elfers, m.m。m . nker, C.;et al。太古宙岩石中保存的地球前晚覆层地幔的钌同位素遗迹。自然579， 240-244(2020)。https://doi.org/10.1038/s41586-020-2069-3
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DOI：https://doi.org/10.1038/s41586-020-2069-3
这篇文章是由
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