地球上最古老的巖石:來自加拿大西北地區(qū)的40億年前的花崗巖。鳴謝:李教授課題組
（神秘的上已石提地球uux.cn）據(jù)中國科學(xué)院（李源）：地球是目前已知的唯一一個孕育生命的星球——這在很大程度上要歸功于板塊構(gòu)造的運作，它循環(huán)著關(guān)鍵的知最造生物地球化學(xué)元素，并維持著一個行星恒溫器。古老供早俯沖——板塊構(gòu)造將一個板塊推到另一個板塊之下的期構(gòu)破壞力——是板塊構(gòu)造大循環(huán)項目最明顯的跡象。
但是線索我們能追溯到多遠(yuǎn)以前的板塊構(gòu)造證據(jù)呢？地球的板塊一直像今天一樣運行嗎，伴隨著俯沖和表面物質(zhì)的地球的巖回收？先前使用數(shù)值地球動力學(xué)模型的研究認(rèn)為，早在大約4.3億年前，上已石提俯沖和再循環(huán)就開始了。知最造由于地球本身只有4.5億年的古老供早歷史，這種說法幾乎從一開始就支持板塊構(gòu)造論。期構(gòu)
然而，線索從地球上已知最古老的地球的巖巖石中獲得的新的地球化學(xué)證據(jù)——發(fā)現(xiàn)于加拿大北部偏遠(yuǎn)的湖泊地區(qū)——描繪了一幅截然不同的地球早期歷史的畫面。
這項研究于6月30日在發(fā)表，上已石提由中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所李教授領(lǐng)導(dǎo)的知最造研究人員與來自澳大利亞、加拿大和中國的同事合作進(jìn)行。
“我們最古老的樣本在4.0 Ga時沒有顯示出表層物質(zhì)再循環(huán)的跡象，”該研究的通訊作者之一李教授說。"我們發(fā)現(xiàn)的地表再循環(huán)進(jìn)入巖漿的最早證據(jù)是在3.8 Ga之前."
花崗巖中的硅(Si)和氧(O)同位素是巖漿中表層物質(zhì)再循環(huán)的示蹤物。在古老的地球上，海水被硅飽和，并富含重硅，因為缺乏生命形式來消耗它。因此，如果任何來自海底的重硅物質(zhì)通過俯沖作用被回收到巖漿房中，那么重硅同位素將在花崗巖樣品中被檢測到。
大約40-25億年前，海水中的硅已經(jīng)飽和，硅化的海底富含重硅。研究發(fā)現(xiàn)，在重硅融入花崗巖漿之前的4.0和第一次融入時的3.8 Ga之間存在變化。鳴謝:李教授課題組
“將這項技術(shù)應(yīng)用于古老巖石的困難之一是確定原始硅同位素組成。這是因為在地球漫長的歷史中，這些巖石被熱和壓力反復(fù)改造，”該研究的主要作者、來自IGGCAS的張青說。
鋯石是花崗巖中最豐富的可確定年代的礦物，也很容易抵抗風(fēng)化和后期的蝕變。將超高精度分析技術(shù)應(yīng)用于鋯石可以為檢測到的硅同位素組成是否代表主要特征提供最可靠的約束。
“[研究人員的]研究提出了評估數(shù)據(jù)的系統(tǒng)篩選標(biāo)準(zhǔn)。我必須贊揚他們對鋯石Si和O同位素數(shù)據(jù)的仔細(xì)評估，”一位匿名的論文評論者說。
在4.0 Ga的巖石中沒有重的硅標(biāo)記意味著最古老的樣本不需要俯沖。
“盡管如此，鑒于最古老的巖石來自同一個地方，一個小區(qū)域不需要俯沖并不意味著在4.0 Ga時地球上沒有板塊俯沖，”來自澳大利亞伍倫貢大學(xué)的合著者艾倫·納特曼說。
然而，經(jīng)過仔細(xì)過濾后，數(shù)據(jù)顯示硅和氧同位素在3.8 Ga處有明顯的位移。出于這個原因，根據(jù)目前的數(shù)據(jù)，這項研究得出結(jié)論，地球動力學(xué)的一個可能的變化，如板塊俯沖的開始，發(fā)生在3.8 Ga。
“這些最古老的巖石被保存下來已經(jīng)很令人驚訝了，”來自IGGCAS的合著者Ross Mitchell說，“現(xiàn)在我們知道它們也講述了一個地質(zhì)構(gòu)造成熟的故事?！?
作者:百科
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