关于数十亿年前地球状态的新理论:更清晰地洞察地球隐藏的晶体

橄榄岩样品

透射光透过200微米的橄榄岩样品,显示三种主要矿物——橄榄石(透明绿色),正辉石(灰绿色)和石榴石(粉红色)。都柏林圣三一学院的艾玛·汤姆林森博士。

地质学家在研究了大陆下面地幔中形成的非常古老的岩石后,提出了一个关于数十亿年前地球状态的新理论。

都柏林三一学院的助理教授艾玛·汤姆林森和昆士兰科技大学的教授巴尔茨·坎伯刚刚在领先的国际期刊上发表了他们的研究,自然通讯

今天地球上的七个大陆都是围绕着一个稳定的内部构造而形成的,这个内部构造叫做克拉通。地质学家认为,大约25 - 30亿年前克拉通的稳定对于地球上大陆块的出现是至关重要的。

人们对克拉通及其支撑的地幔龙骨是如何形成的知之甚少,但在橄榄岩捕虏体中可以找到重要的线索,橄榄岩捕虏体是由火山喷发带到地表的地幔样品。

三一学院自然科学学院的汤姆林森博士说:

“许多来自古老大陆下面地幔的岩石含有惊人数量的硅——比在地幔较年轻的部分发现的硅多得多。”

“目前,关于这一现象的原因还没有科学共识。”

这项新的研究着眼于地幔橄榄岩的全球数据,对这一观察结果提出了新的解释。

该研究使用了一个新的热力学模型来计算异常的矿物学,当非常热的熔融岩石(超过1700°C)与地幔较老的部分相互作用,导致富硅矿物的生长。

汤姆林森博士补充说:“在超过10亿年的时间里,从38亿年前到25亿年前,火山也喷发了非常不寻常的粘性很低的熔岩——熔岩非常薄,非常热,通常含有不同水平的二氧化硅。”

“我们的模型表明,不寻常的熔岩实际上是熔岩,与地幔在很深的地方相互作用,这种相互作用导致了二氧化硅的不同水平。”

QUT的Kamber教授说:

“地幔深部富含硅元素的岩石和低粘度的火山岩在25亿年前就停止了形成。这个时间是太古代和元古代的分界线——这是地球地质时间尺度上最重大的突破之一。”

造成这一界限的原因还不清楚,但这项研究提供了一个新的视角。

Kamber教授说:

“这可能是由于地幔流动方式的变化。一旦地幔开始缓慢翻转,一直到地核(2900千米),那么太古代的高温就不可能再出现了。”

2021年2月17日自然通讯
DOI: 10.1038 / s41467 - 021 - 21343 - 9

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