地球内部的构造和成分长期以来一直是地球科学领域的前沿课题。在众多研究方法中，同位素地球化学以其精准追踪地球深部物质迁移和演化的能力备受关注。近期，针对海洋岛玄武岩（Ocean Island Basalts, OIB）中钌（Ru）和钨（W）同位素系统的深入分析揭示了地核物质可能泄漏进入地幔的直接证据。这一发现不仅为地核与地幔之间的相互作用提供了实证支持，还为解释以往存在争议的地球深部物质来源问题提供了新视角。海洋岛玄武岩是由来自地幔柱上升的热熔岩形成，其化学和同位素特征能够反映深部地幔，甚至地核的成分特征。因此，揭示这些玄武岩的同位素异常可以帮助科学家识别地核物质如何通过地幔柱输运到地表。
钌和钨作为高度亲金属元素，与地核的金属相高度浓集，而在硅酸盐地幔中极度稀少，使它们成为追踪地核-地幔物质交换的理想探针。早期研究已指出某些OIB显示出负的μ182W值（即182W/184W比率的千万分比异于地球标准），这表明它们可能含有地核遗留的物质。然而，基于钨同位素的解释尚存在多种可能，包括早期地幔分异或陨石晚期增辉过程。近期钌同位素的研究进一步突破了这一局限。钌具有多种稳定同位素，其不依赖于质量依赖的分馏机制而发生质量非依赖性（mass-independent）同位素变异，特别是ε100Ru和ε102Ru的异常。这些异常代表着核合成起源上的差异，反映了地球不同成分形成历史的差别。
研究发现，夏威夷等海洋岛玄武岩中的钌同位素显示出明显的ε100Ru正异常，结合同时测定的负ε182W，形成了一个独特的同位素体系指纹，证实了其熔融源区存在地核物质的贡献。在对多个海洋岛样品，包括夏威夷、考艾岛、罗伊因昂（Réunion）、加拉帕戈斯（Galápagos）以及格陵兰巴芬岛疾病的玄武岩进行了广泛测定后，科学家们得出夏威夷基岩的钌同位素存在显著的s-过程富集标志，这对应着地核物质中特有的s-过程核素组合。钨同位素系统则显示了核心形成早期低Hf/W比的特征，兼具高3He/4He比率的支持，使得地核材料通过地幔柱上升的假说更具说服力。这种地核物质的渗漏讨论了两种主要模型。一是简单的地核物质直接与地幔混合，将低μ182W和s-过程丰富的钌同时输送入地幔柱源区，二是通过地核边界层中的金属氧化物矿物析出，选择性地富集钨而抑制高度亲金属元素（HSE）如钌的显著增富，从而解释了观察到的钨同位素异常而同时避免了HSE浓度异常明显增加的矛盾。基于地核-地幔混合模型的计算表明，少量不到0.25%的地核物质就能产生观测到的同位素特征。
然而，地幔中HSE浓度并未出现明显升高，这提示物质交互过程可能涉及元素分馏、扩散或氧化态变化等机制，使得核心物质的亲金属元素在进入地幔时被部分滤除。钌同位素的跨恒星核合成标志决定了其在地核和地幔中的分布差异。地球主干构件以s-过程富集的Ru为主，而晚期陨石增辉物料的ε100Ru较低，因而地幔与地核显示出同位素层次上的差异。海洋岛玄武岩样品的Ru-W同位素数据不仅解答了核心物质存在的疑问，也提示早期地球演化过程中地核遗留物质通过地幔柱向地表迁移的动态过程。除此之外，研究排除了多种仅依靠陨石晚期增辉或早期富集地幔残余来解释μ182W异常的模型。这是因为这些模型无法同时解释观察到的钌同位素富集和钨同位素负异常的耦合现象。
地核物质的来源假说基于对多种陨石中钌、钨、锆（Zr）和钼（Mo）同位素的比较分析，反映不同核合成源的物质异质性以及地球总包体与晚期赋予地幔的物质成分差异，进一步支持地核与地幔成分的独立演化和轶变。综合这些同位素系统的研究成果，地核-地幔界面成为深部元素循环与分馏的重要平台。地核物质被输送到地幔边界层，通过局部混合进入浅层地幔，并参与形成地幔柱及其产物，解释了夏威夷等热点玄武岩的独特同位素组成。这一发现对构建地球热化学演化模型和探究地核物质对地幔化学、辐射热产以及地磁场维持的潜在影响具有深远意义。同位素地球化学在不断推动地球深部科学前沿进展的同时，也揭示了更复杂的地核-地幔相互作用过程。未来，结合实验地球化学、地球物理和高分辨率数值模拟，有望更细致地理解这些跨越数千千米深度的物质迁移机制，进一步揭示地球内部动力学的多维面貌。
海洋岛玄武岩中的钌和钨同位素系统不仅为地球内部深层过程提供新窗口，也对探索其他行星体核心与地幔相互作用提出了范例。通过这类研究，我们步入了认识地球作为一个整体、动态演化的星球体系的新纪元。
