Abstract The Earth may have formed at very reducing conditions through the accretion of (a) large reduced and differentiated impactor(s). Segregation of Fe-S liquids within these bodies would have left a geochemical mark on the mantles of reduced impactors and on the proto-Earth’s mantle. Here, we study the geochemical consequences of highly reduced accretion of the Earth by large impactors. New insights into the partitioning of trace elements between Fe-S liquid and silicate melt at (highly) reduced conditions (ΔIW = –5 to +1) were obtained by performing 21 high pressure experiments at 1 GPa and 1683–2283 K. The observed Fe-S liquid-silicate melt partitioning behavior is in agreement with thermodynamic mode l s that predict a significant role for O in Fe-S liquid and S in the silicate melt. The experimental results were combined with literature data to obtain new and/or revised thermodynamic parameterizations that quantify the effects of composition and redox state on the elemental distribution between Fe-S liquids and highly reduced silicate melts. The results were used to assess which elements would most likely retain the geochemical signature of accretion of reduced impactors. Under the assumption of instantaneous core merging, impact delivery to the proto-Earth’s mantle was found to be significant (>10% of present-day BSE concentrations) only for S, Zn, Se, Te and Tl, whereas the abundances of the other elements remain largely unaffected. The results also show that present-day BSE S/Se, Se/Te, Tl/S and potentially In/Zn as well as their absolute abundances are inconsistent with their delivery by (a) large, highly reduced chondritic differentiated impactor(s) during terrestrial accretion. Continued core-mantle equilibration in the proto-Earth, volatility-related loss and/or post-accretion sulfide liquid segregation in the terrestrial magma ocean would further increase or not affect these discrepancies. We conclude that a significant contribution of (a) large (>10% of Earth’s mass) reduced and differentiated chondritic impactor(s) during accretion of the Earth is not reflected in the present-day S, Zn, Se, Te and Tl systematics of the terrestrial mantle. This suggests that significant overprinting of the primordial BSE S/Se, Se/Te and S/Tl signature could have occurred and/or (2) that the S/Se and Se/Te ratios were set by accretion of more oxidised CI-like materials.

中文翻译：

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大型撞击物对地球的吸积高度减少？硫化物液体和硅酸盐熔体在高度还原条件下元素分配的证据

摘要 地球可能是在非常还原的条件下通过（a）大型还原和分化的撞击物的吸积而形成的。Fe-S 液体在这些物体内的分离会在减少的撞击物的地幔和原地球的地幔上留下地球化学标记。在这里，我们研究了大型撞击物对地球的吸积高度减少的地球化学后果。通过在 1 GPa 和 1683–2283 K 下进行 21 次高压实验，获得了在（高度）还原条件（ΔIW = –5 到 +1）下，Fe-S 液体和硅酸盐熔体之间微量元素分配的新见解。观察到的Fe-S 液体-硅酸盐熔体分配行为与热力学模型一致，热力学模型预测 O 在 Fe-S 液体中和 S 在硅酸盐熔体中的重要作用。实验结果与文献数据相结合，以获得新的和/或修订的热力学参数化，量化成分和氧化还原状态对 Fe-S 液体和高度还原的硅酸盐熔体之间元素分布的影响。结果用于评估哪些元素最有可能保留减少撞击物的地球化学特征。在瞬时地核合并的假设下，发现对原地球地幔的冲击传递仅对 S、Zn、Se、Te 和 Tl 而言是显着的（> 当今 BSE 浓度的 10%），而其他物质的丰度元素基本不受影响。结果还表明，当今的 BSE S/Se、Se/Te、Tl/S 和潜在的 In/Zn 以及它们的绝对丰度与它们的传递不一致（a）大，在陆地吸积过程中高度减少的球粒状分化撞击物。原始地球中持续的核心-地幔平衡、与波动相关的损失和/或陆地岩浆海洋中的吸积后硫化物液体分离将进一步增加或不影响这些差异。我们得出结论，在地球吸积过程中，（a）大（> 地球质量的 10%）减少和分化的球粒陨石撞击物的显着贡献并未反映在当今的 S、Zn、Se、Te 和 Tl 系统学中地幔的。这表明可能发生了原始 BSE S/Se、Se/Te 和 S/Tl 特征的显着叠印和/或 (2) S/Se 和 Se/Te 比值是由更多氧化的类 CI 的吸积设定的材料。原始地球中持续的核心-地幔平衡、与波动相关的损失和/或陆地岩浆海洋中的吸积后硫化物液体分离将进一步增加或不影响这些差异。我们得出结论，在地球吸积过程中，（a）大（> 地球质量的 10%）减少和分化的球粒陨石撞击物的显着贡献并未反映在当今的 S、Zn、Se、Te 和 Tl 系统学中地幔的。这表明可能发生了原始 BSE S/Se、Se/Te 和 S/Tl 特征的显着叠印和/或 (2) S/Se 和 Se/Te 比值是由更多氧化的类 CI 的吸积设定的材料。原始地球中持续的核心-地幔平衡、与波动相关的损失和/或陆地岩浆海洋中的吸积后硫化物液体分离将进一步增加或不影响这些差异。我们得出结论，在地球吸积过程中，（a）大（> 地球质量的 10%）减少和分化的球粒陨石撞击物的显着贡献并未反映在当今的 S、Zn、Se、Te 和 Tl 系统学中地幔的。这表明可能发生了原始 BSE S/Se、Se/Te 和 S/Tl 特征的显着叠印和/或 (2) S/Se 和 Se/Te 比值是由更多氧化的类 CI 的吸积设定的材料。陆地岩浆海洋中与挥发性有关的损失和/或吸积后硫化物液体分离将进一步增加或不影响这些差异。我们得出结论，（a）在地球吸积过程中大（> 地球质量的 10%）减少和分化的球粒陨石撞击物的显着贡献并未反映在当今的 S、Zn、Se、Te 和 Tl 系统学中地幔的。这表明可能已经发生了原始 BSE S/Se、Se/Te 和 S/Tl 特征的显着叠印和/或 (2) S/Se 和 Se/Te 比率是通过更多氧化的类 CI 的增加而设定的材料。陆地岩浆海洋中与挥发性有关的损失和/或吸积后硫化物液体分离将进一步增加或不影响这些差异。我们得出结论，在地球吸积过程中，（a）大（> 地球质量的 10%）减少和分化的球粒陨石撞击物的显着贡献并未反映在当今的 S、Zn、Se、Te 和 Tl 系统学中地幔的。这表明可能发生了原始 BSE S/Se、Se/Te 和 S/Tl 特征的显着叠印和/或 (2) S/Se 和 Se/Te 比值是由更多氧化的类 CI 的吸积设定的材料。在地球吸积过程中，地球质量的 10%）减少和分化的球粒陨石撞击物没有反映在当今的地幔 S、Zn、Se、Te 和 Tl 系统学中。这表明可能发生了原始 BSE S/Se、Se/Te 和 S/Tl 特征的显着叠印和/或 (2) S/Se 和 Se/Te 比值是由更多氧化的类 CI 的吸积设定的材料。在地球吸积过程中，地球质量的 10%）减少和分化的球粒陨石撞击物没有反映在当今的地幔 S、Zn、Se、Te 和 Tl 系统学中。这表明可能已经发生了原始 BSE S/Se、Se/Te 和 S/Tl 特征的显着叠印和/或 (2) S/Se 和 Se/Te 比率是通过更多氧化的类 CI 的增加而设定的材料。