一项由澳大利亚莫纳什大学的地球科学家领导的国际新研究发现，早期地球上形成的地壳比人们此前认为的更多。这项于9月25日发表在《自然·地球科学》杂志上的新研究是莫纳什大学“地球脉动”研究项目的一部分，主要研究了早期地球的地壳形成速率和全球构造的演化。
大陆地壳蕴藏着我们赖以生存的资源，它的演化也控制着我们生活的环境。该研究的主要作者Alex McCoy-West博士说：“在地球最早的历史时期，由于地球表面存在的岩石天差地别，对大陆地壳形成与破坏的限制因素也就变得非常复杂。我们的研究表明，在地球形成后的最初10亿年里，原始地壳的数量最多时是现在的四倍。总的来说，地球早期的地壳形成速度和再循环速度都大大地被低估了。”
McCoy-West博士的研究重点是使用多种地球化学工具来了解与地球及其主要地球化学储层的形成、分化和演化有关的过程。作为一名高温同位素地球化学家，他有着多种放射源系统和新型稳定同位素系统的经验。最近，McCoy-West博士率先开发了利用双尖峰质谱技术进行钕稳定同位素分析的方法。这是世界上第一次进行这种测量。
在这项最新的研究中，研究人员使用了超精确的钼稳定同位素组成来约束地幔的组成成分。这一地幔成分随后被用于通过质量守恒来计算早期地球上的地壳体积。此前早期地壳的体积是根据锆石年代和放射性同位素估算的，目前仍然模棱两可。而稳定的同位素系统（例如钼）可以进一步给出约束条件，但因地幔和地壳储层之间缺乏互补性而没有得到充分的利用。在这项研究中，研究者们给出了太古代科马提岩和显生宙的科马提岩及辉石中的钼同位素数据，证明了它们的地幔来源都具有亚球粒状陨石特征，这一特征与超球粒状陨石的大陆壳互补。这些结果证实，今天的地幔亏损程度是在35亿年前实现的，而在过去35亿年的地球历史中，地幔的组成是一直保持不变的。
这一地幔成分随后被用于通过质量守恒平衡来计算早期地球上的地壳体积。质量平衡模型表明，这样的早期地幔亏损需要提取出的以镁铁矿为主的原始地壳比过去认为的要大得多，是当今大陆壳的两倍多，这意味着在地球前十亿年的历史中，地壳曾快速生长并被破坏。
McCoy-West博士说：“传统的地壳形成模型不能解释这样的情况：过去的大陆壳比今天保存的要多。” “这里采用的独特的建模方法并没有被限制在当前的地壳记录上，因此它为我们提供了一个新视角来考察地球最早历史上地壳的数量。”他说：“我们的研究意义重大，因为在这段地壳大量形成和循环时期结束之前，生命进化所需的稳定大陆地壳是不存在的。”
原创编译：李华 审稿：三水 责编：张梦
期刊来源：《自然·地球科学》
期刊编号：1752-0894
原文链接：https://phys.org/news/2019-09-earth-crust.html
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