在格陵兰岛的岩石中发现了地球早期岩浆海洋的痕迹——当时地球几乎完全融化

Isua在格陵兰岛

乍一看,构成格陵兰岛伊苏亚表层带的岩石与你在海底找到的任何现代玄武岩都没什么两样。但这个在20世纪60年代首次被描述的露头,是地球上最古老的裸露岩石。它是已知的最早的微生物生命和板块构造的证据。信贷:Hanika Rizo

剑桥大学领导的一项新研究发现了罕见的证据——保存在格陵兰岛古代岩石的化学成分中——这些证据表明地球在一个几乎完全融化的时期。yabovip2021

这项研究发表在杂志上科学的进步它提供了地球形成过程中一个重要时期的信息,当时炽热的岩浆穿过地球表面,延伸到地球内部数百公里。

这是这种“岩浆海洋”的逐步冷却和结晶,可设置地球内部的化学 - 一个定义阶段,在我们的星球结构的组装和我们早期氛围的形成中。yabovip2021

科学家们知道,地球和月球形成期间的灾难性撞击产生的能量足以融化地球内部。但我们对地球历史上这个遥远而炽热的阶段知之甚少,因为构造过程已经循环了几乎所有40亿年以上的岩石。

现在,研究人员在格陵兰州西南部3亿岩石中发现了岩浆海洋的化学条款。

调查结果支持了地球几乎完全熔化的长期理论,并在行星开始巩固和发展现在治理其内部结构的化学时提供窗户。yabovip2021该研究表明,地球表面的其他岩石也可能保留古代岩浆海洋的证据。

“有机会在地球历史上的90亿多年来的事件上获得地质限制。我们甚至可以在我们手中持有这些岩石是惊人的 - 让剑桥地球科学系海伦威廉姆斯·威廉·威廉姆斯领先作者博士说,更令人震惊。“

这项研究将法医化学分析和热力学建模结合在一起,以寻找格陵兰岛岩石的原始起源,以及它们是如何到达地表的。

乍一看,弥补格陵兰岛的Supractal皮带的岩石就像你在海底上找到的任何现代玄武岩一样。但这个在20世纪60年代首次被描述的露头,是地球上最古老的裸露岩石。它是已知的最早的微生物生命和板块构造的证据。

新的研究表明,Isua岩石还保存了罕见的证据,甚至早于板块构造——岩浆海洋冷却时留下的一些晶体残留物。

“这是我们所做的一些新化学分析的组合,以及以前公布的数据,这些数据被标记为我们的ISUA岩石可能含有古代材料的痕迹。铪和钕同位素真的诱人,因为这些同位素系统很难修改 - 所以我们必须更详细地了解他们的化学,“来自Carleton University的Co-Trans博士哈尼克·罗佐博士说。yabovip2021

铁同位素系统证实威廉姆斯和团队中,ISUA岩石源于地球内部的部分,由岩浆海洋结晶的结果形成。

这些原始岩石中的大部分已经被地幔中的对流混合了,但是科学家们认为在地幔核边界深处的一些孤立的区域——古老的水晶墓地——可能已经有数十亿年没有受到干扰了。

这是这些水晶墓地的遗物,即威廉姆斯和她的同事在ISUA岩石化学中观察到。yabovip2021“那些带有铁指纹的样品也具有钨异常 - 地球形成的签名 - 这使我们认为他们的起源可以追溯到这些原始水晶,”威廉姆斯说。

但是这些来自地幔深处的信号是如何到达地表的呢?它们的同位素组成表明它们不仅仅是在地核-地幔边界融化而形成的。他们的旅程更为曲折,包括几个阶段的结晶和重熔——一种蒸馏过程。古老的晶体和岩浆的混合物首先迁移到上地幔,在那里它被搅拌起来,形成了来自不同深度的岩石的“大理石蛋糕”。后来这些混合岩石的融化产生了岩浆,滋养了格陵兰岛的这部分。

该团队的研究结果表明,最近被认为形成的现代热点火山可能实际上受到古代过程的影响。

“格陵兰岛的岩石的地球化学信号我们报告相似岩石从热点火山爆发像夏威夷,我们感兴趣的是他们是否也可以利用深度和访问地区的内部通常离我们越来越远,”奥利弗Shorttle博士说,他是剑桥大学共同建立研究所地球科学和天文学。

该团队的调查结果从一个由NERC资助的5年的5年度研究计划中受到深度挥发物资助的项目。他们现在计划通过扩大他们在古代岩石中的线索和实验造型在较低地幔中的同位素分级的线索继续了解岩浆海洋。

研究报告的合著者之一、冰岛大学的西蒙·马修斯博士说:“我们已经能够揭示地球内部的一个部分在数十亿年前的活动情况,但为了进一步了解情况,我们必须继续在古代岩石中寻找更多的化学线索。”

科学家们经常不愿意寻找这些古老事件的化学证据。“这一证据往往是随着时间的推移而改变。但是,我们发现我们所做的事情表明,其他古老岩石的化学可能会产生进一步的深入了解地球的形成和进化 - 这非yabovip2021常令人兴奋,“威廉姆斯说。

参考:2021年3月12日,科学的进步
DOI:10.1126 / sciadv.abc7394

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