通往冥古宙的钥匙地质学家找到了一处『宝藏』

可追溯到 38 亿年前的微小锆石晶体包含迄今为止地球上板块构造活动的最早地球化学证据。

晶体中保存的同位素和微量元素表明它们是在俯冲条件下形成的——当一个构造板块的边缘滑到相邻板块的边缘之下时，创造出的特定条件。这为板块构造出现于何时的理论提供了新的限制条件。

因为板块构造在为地球上的生命出现、改变海洋和大气的成分方面发挥了关键作用，因此了解它们出现的时间和方式对于了解我们如何存在以及行星为何适于生命的原因也很重要。

了解早期地球的地质情况是一项挑战。地壳在其 46 亿年的历史中一直非常活跃，而在 4.6 到 40 亿年前的冥古宙的唯一直接记录可以在矿物锆石的晶体中找到。

这些晶体似乎经受住了时间的摧残，但很少：当前地球上只有 12 个地方出现过古老晶粒，其中大多数地方还仅找到3粒或更少。

然而，最近，一组地质学家发现了一个惊人的宝藏。在南非巴伯顿绿岩带发现的一个古老地壳块中发现了 33 个微观锆石晶体的年代序列，其历史可追溯到 4.15 至 33 亿年前。

该系列提供了一个难得的机会来探索早期地球的情况，从冥古宙到 4 到 36 亿年前的始古宙时代。

矿物晶体可以作为一种时间胶囊，其中包含有关它们形成条件的信息，特别是锆石晶体对于这一科学目的可能非常有价值。在锆石中发现的金属铪和微量元素的同位素可用于推断它们结晶的岩石的信息。

由哈佛大学地质学家 Nadja Drabon 领导的一组科学家研究了绿岩带锆石，以重建它们形成条件的时间线。他们发现，从大约 38 亿年前开始，这些晶体中的铪和微量元素特征类似于在俯冲带(位于构造板块边缘)形成的现代岩石。

研究人员说，这表明板块构造在这些晶体形成时是活跃的。

“当我说板块构造时，我特别指的是弧形设置，当一个板块在另一个板块之下并且拥有所有的火山活动 - 例如，想想安第斯山脉和火环，在 38 亿年前，地壳发生了剧烈变化，地壳变得不稳定，新的岩石正在形成，我们看到地球化学特征变得越来越类似于我们在现代板块构造中看到的特征。”

令人着迷的是，超过 38 亿年边界的锆石晶体不是在俯冲带环境中形成的，而是在地幔因构造耗尽玄武岩熔体元素之前，可能在由重熔地幔物质形成的冥古宙“原壳”中结晶。

然后，该团队将他们的发现与大约同一时间来自世界各地的锆石晶体进行了比较，以确保他们不仅仅是观察到局部现象。其他锆石显示出类似的变化过程。

很难确切知道这些微小的颗粒是否都指向我们世界向板块构造的演变，但结果肯定表明那是全球性的变化。

“我们看到了大约 3.8 到 36 亿年前地球发生重大变化的证据，向板块构造演化是一种明显的可能性。最早地球的记录确实很有限，但仅仅在这么多不同的地方看到类似的转变，就可以认为它可能是地壳过程的全球变化。地球上正在发生某种重组。”

该研究已发表在 AGU Advances 上。

https://www.sciencealert.com/the-oldest-geochemical-evidence-of-plate-tectonics-on-earth-has-been-found-in-tiny-crystals

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