地球内部结构复杂多样，地核和地幔之间的相互作用一直是地球科学研究的热点领域。最新的科学研究利用海洋岛玄武岩（OIB）中的钌（Ru）和钨（W）同位素信息，为地核物质泄漏到地幔并最终参与地表火山喷发提供了直接证据。这一突破不仅证实了地核与地幔之间的物质交流，更为揭示地球深部动力学和热学过程提供了新视角。海洋岛玄武岩是地幔柱上升和减压部分熔融的产物，通常被视为能够反映地幔深部组成异质性的窗口。此前，地核与地幔之间通过核心-地幔边界（CMB）的物质交换主要依赖理论推测，缺乏直接的同位素证据支持。钌和钨作为高亲金元素（HSE），在地球核心中的浓度远高于地幔，这使它们成为揭示核幔物质交换的理想同位素示踪元素。
研究发现，来自夏威夷及其他海洋岛的玄武岩样品中，钌同位素表现出明显的质量无关异常，特别是ε100Ru值高于平均地幔值，这表明核心物质已部分掺杂进入这些玄武岩的源区。同时，这些岩石的钨同位素（μ182W）呈现低于平均地幔的非放射性比率，进一步支持了核心物质的存在。钨同位素的异常来自于早期太阳系中消逝放射性同位素182Hf的衰变，其特征性低Hf/W比率赋予地核与地幔对比的同位素签名，这使得μ182W成为识别核心物质极佳的工具。结合钌和钨的同位素数据，科学家们能够更准确地解释海洋岛玄武岩中同位素信号的复杂来源。钌的同位素变异尤其与太阳系早期不同核合成过程中的s过程核素丰度变化有关，地核可能保留了含有较高s过程核素比例的钌同位素组成。通过对比非碳质球粒陨石中锆（Zr）、钼（Mo）与钌的同位素相关性，研究人员推断地球整体（包括地核）具有超出现代地幔的ε100Ru同位素丰度，这与玄武岩中测得的数据相吻合，进一步证实核心物质对地幔源区的贡献。
关于核心-地幔相互作用的模型探索显示，将少于0.3%的核心物质加入到地幔源区便足以解释观测到的钌和钨同位素异常。具体机制可能包括核心边界的金属氧化物相析出，该层富集钨但富集钌较少，从而解释了高ε100Ru同时保持较低高亲金元素整体丰度的现象。该机制为解决传统上核心物质掺杂地幔可能带来高亲金元素浓度不符事实的难题提供了理论支持。海洋岛玄武岩中测量到的高3He/4He比率与钨和钌同位素异常一同支持了地核物质泄露的观点。氦同位素作为惰性气体，极少被地幔循环重置，因此与刚性同位素系统如钨和钌结合，构建了从地核到地表的地球内部物质动态传输的强有力证据链。尽管存在其他可能的解释，例如地幔中遗留的早期陨石材料或古老地幔源区的复杂分化历史，但它们无法同时解释钌和钨的同位素特征及氦同位素信号。
总体而言，地核作为带有特定同位素标记的物质供应源，最符合目前多学科同位素测量结果。这一发现对理解地球的热量来源、地幔动力学以及板块构造提供了新的见解，并影响对地球地磁场形成和维持过程的认识。地核向地幔的泄漏不仅带来了特定的同位素信号，还可能影响地幔的物理性质和化学组合，进而调控地幔柱活动和热点火山的性质。未来随着更高灵敏度和分辨率的同位素分析技术的发展，将能够揭示更多地幔深处的核物质贡献细节，推动地球内部演化机制的深入理解。综上所述，海洋岛玄武岩中钌和钨同位素体系的异常提供了最直接且系统的证据，显示地核物质在地幔中部分泄漏并参与地表火山活动，这一研究突破了地核不可直接观测的瓶颈，为地球深部物质循环的研究开辟了新方向，也对地球科学多个领域提出了新的挑战与机遇。未来研究将聚焦于更广泛的地理区域和更多类型岩石的同位素系统，以期绘制更全面的地核-地幔相互作用图谱，加深对地球内部动力学的全面认识。
。
