地殼中的古老碎片成為演化新地殼的種子

圖：地球內(nèi)部層次展示圖

地質(zhì)科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，大約在30億年前，地殼曾在快速發(fā)展期發(fā)生膨脹。

僅僅在地球形成15億年后，地?！橛诘貧づc更活躍的古老外核之間的硅酸鹽石層——迅速升溫，引發(fā)巖漿噴射，并覆蓋至古老地殼的碎片上，而這些碎片便成了現(xiàn)代大陸的種子。

研究人員在格陵蘭島的河流沉積物中發(fā)現(xiàn)了皓石晶體，并從中發(fā)現(xiàn)了異常增大的證據(jù)。這些由硅酸皓構(gòu)成的持久晶體正是在30億年前地球異常增大時(shí)期形成。

研究團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人克里斯·柯克蘭（Chris Kirkland）是澳大利亞科汀大學(xué)的地質(zhì)科學(xué)家，他告訴live science：“地球歷史中或許曾多次發(fā)生地殼生成運(yùn)動(dòng)，但是30億年前的這次全球事件確實(shí)是范圍最廣，影響最大的一次?！?/p>

大陸的種子

在此次大規(guī)模發(fā)展之前，古老的地殼遠(yuǎn)比現(xiàn)在的地殼薄且更加脆弱。最終，這一脆弱的古老地殼分裂成了碎片，它們就像一片片生命竹筏，飄向遠(yuǎn)方，并在新的地點(diǎn)扎根生長(zhǎng)。

柯克蘭表示：“我們認(rèn)為地殼是位于地幔頂部的浮力物質(zhì)，這意味著，地殼仍在不斷吸收來(lái)自其下方的新物質(zhì)。它呆在頂部的時(shí)間越長(zhǎng)，吸收的新物質(zhì)就越多，這又進(jìn)一步促使其浮于上方?！?/p>

由于地核中的鈾與鉀等物質(zhì)的放射衰變以及地球形成初期遺留的熱量衰減，地幔溫度此時(shí)達(dá)到了頂峰。根據(jù)研究發(fā)現(xiàn)，由于全球高溫加速了這一過(guò)程，地殼在近2億年的時(shí)間里持續(xù)大規(guī)模膨脹。

在這一階段快結(jié)束時(shí)，第一塊大陸開(kāi)始形成，最終促成了4億年前大陸上復(fù)雜生命的誕生與發(fā)展。

晶體分析

這次大規(guī)模發(fā)展的證據(jù)來(lái)自一塊硅酸鹽晶體籽粒，它的尺寸小于100微米（比人類的頭發(fā)絲還細(xì)），在巖石分化后，逐漸在格陵蘭島西部的河流沉積物中累積起來(lái)。

柯克蘭說(shuō)：“硅酸鹽就像是地質(zhì)學(xué)家們最愛(ài)的工具包。這是因?yàn)樗芨嬖V我們很多信息。這一晶體非常堅(jiān)固，我們能夠從其內(nèi)部探索其形成時(shí)期的信息?！?/p>

圖：體積更大的硅酸鹽晶體，遠(yuǎn)超研究人員此前發(fā)現(xiàn)的

這就像樹(shù)，巖漿噴射使得晶體也形成了自己的成長(zhǎng)輪。為了準(zhǔn)確測(cè)算這些晶體的形成時(shí)間，柯克蘭及其同事通過(guò)離子束（一種能夠準(zhǔn)確切割超硬度小晶體的帶電粒子束）爆破了這一晶體，從而形成能夠開(kāi)展獨(dú)立分析的晶體碎片。

研究人員通過(guò)推測(cè)晶體圈中的同位素（每個(gè)原子中中子數(shù)不同的元素版本），發(fā)現(xiàn)這一晶體由400萬(wàn)年前的舊地殼與300萬(wàn)年前的新地殼共同構(gòu)成。這進(jìn)一步證實(shí)了他們此前的假設(shè)，即古老的地殼碎片是生成新地殼的種子。

柯克蘭表示：“這十分不可思議。我們從這些單晶粒中看到了我們星球的古老歷史。這就像，我們看一眼某人，便能得知他父母的年齡?！?/p>

澳大利亞、南非以及蘇格蘭等其他發(fā)現(xiàn)古老巖石的地方的研究人員也發(fā)現(xiàn)了類似的結(jié)果，即這一晶體是地球膨脹時(shí)期的地殼構(gòu)成部分。

理解地殼

除了發(fā)現(xiàn)地球外殼在很久以前是如何形成的原因外，這一結(jié)果同樣能夠幫助我們找到開(kāi)采稀缺金屬的新源頭。

柯克蘭說(shuō)：“西澳大利亞便是一個(gè)很好的例子。我們擁有大量的金礦、銀礦以及鎳礦，但是，絕大多數(shù)都是在淺層地殼中探測(cè)到的。當(dāng)我們耗盡這些金屬礦時(shí)， 我們需要在更深的地殼中尋找新礦?！?/p>

然而，他也承認(rèn)，我們更難探測(cè)到這些新資源，并且運(yùn)輸條件也將是棘手的問(wèn)題。相反，他認(rèn)為，他們此項(xiàng)發(fā)現(xiàn)的價(jià)值主要是學(xué)術(shù)性價(jià)值。

柯克蘭說(shuō)到：“這僅僅是有助于我們理解，我們所生活其中的星球地殼是如何形成的。能夠從這些微小的晶粒中發(fā)現(xiàn)幾十億年前的事物是如何形成的，這件事本身就很令人驚嘆?！?/p>

BY: Harry Baker

FY: 秋

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