在澳大利亞發(fā)現的地球原始地殼的深層遺跡

我們的星球誕生于大約 45 億年前。要了解這段令人費解的悠久歷史,我們需要研究巖石及其構成的礦物。

澳大利亞最古老的巖石是地球上最古老的巖石之一,位于珀斯以北 700 公里的西澳大利亞默奇森區。它們的年代將近40億年。

在一項新的研究中,我們發(fā)現類(lèi)似年齡的巖石的證據在珀斯以南的牧羊犬附近。這表明西澳大利亞的古老巖石覆蓋的面積比我們所知道的要大得多,深埋在地殼中。

古代大陸地殼

澳大利亞的古老地殼對于理解早期地球至關(guān)重要,因為它告訴我們大陸地殼是如何形成和演化的。

大陸地殼構成了人類(lèi)居住的陸地的基礎,支撐著(zhù)生態(tài)系統,并為文明提供了必要的資源。沒(méi)有它,就會(huì )有沒(méi)有淡水.它擁有豐富的金和鐵等礦產(chǎn)資源,具有重要的經(jīng)濟意義。

然而,探索古老的大陸地殼并不容易。它的大部分被深埋,或者被環(huán)境強烈地改變了。只有少數暴露的區域可以研究人員直接觀(guān)察這個(gè)古老的地殼。

為了了解這個(gè)隱藏的古老地殼的年齡和組成,科學(xué)家們經(jīng)常依靠間接方法,例如研究保存在上覆盆地中的侵蝕礦物,或使用聲波、磁力或重力的遙感。

然而,可能還有另一種方法可以窺視深層地殼,如果運氣好的話(huà),甚至可以對其進(jìn)行采樣。

將水晶從深處拖上來(lái)

我們星球的地殼經(jīng)常被富含鐵和鎂的巖漿切割,這些巖漿可以從地殼上部一直延伸到地幔。

這些被稱(chēng)為堤壩的結構可能來(lái)自至少50公里的深度(甚至比最深的鉆孔還要深得多,后者僅延伸12公里)。

這些堤壩可以從深處吸收少量礦物質(zhì),并將它們一直輸送到地表,在那里我們可以檢查它們。

挪威的堤壩切割成較老的層狀砂巖。(卡托·安德森/Mapillary,CC BY-SA系列)

在我們最近的研究中,我們通過(guò)確定其中一個(gè)堤壩的鋯石顆粒的年代,發(fā)現了古代埋藏巖石的證據。

鋯石含有微量的鈾,隨著(zhù)時(shí)間的推移衰變?yōu)殂U.通過(guò)精確測量鋯石晶粒中鉛與鈾的比例,我們可以知道晶粒結晶的時(shí)間。

這種方法表明,堤壩上的鋯石晶體可以追溯到 34.4 億年前。

鈦礦裝甲

鋯石被封裝在一種不同的礦物中,稱(chēng)為鈦礦,在堤壩中比鋯石化學(xué)更穩定。想想一粒鹽,被困在煮熟的糖糖里,掉進(jìn)一杯熱茶里。

鈦礦顆粒的顯微鏡圖像,鋯石晶體被困在內部并受到保護。圖像右下角的比例尺為 100 微米,大約是人類(lèi)頭發(fā)的寬度。(CL柯克蘭)

鈦鐵礦裝甲的穩定性保護了古代鋯石晶體,隨著(zhù)堤壩向上移動(dòng),化學(xué)、壓力和溫度條件的變化。堤壩中未屏蔽的鋯石晶體在旅途中被強烈修改,抹去了它們的同位素記錄。

然而,鈦礦鎧甲的顆粒完好無(wú)損地幸存下來(lái),為地球的早期歷史提供了難得的一瞥。

這條堤壩本身的歷史可以追溯到大約14億年,它提供了一個(gè)獨特的窗口,可以了解古代地殼,否則這些地殼就會(huì )被隱藏起來(lái)。我們還在天鵝河(Swan River)向北的沙子中發(fā)現了類(lèi)似的古代鋯石顆粒,天鵝河流經(jīng)珀斯并流經(jīng)同一地區,進(jìn)一步證實(shí)了這些古代材料的年齡和起源。

珀斯以南地殼的橫截面顯示,堤壩從深處撿起了 34 億年前的鋯石并將其帶到地表。插圖放大顯示了這種古老鋯石的鎧裝,由礦物鈦礦制成。(CL柯克蘭)

這些結果擴展了已知的古代地殼區域,以前在默奇森區的Narryer地區得到認可。

了解深層地殼很重要的一個(gè)原因是,我們經(jīng)常在地殼塊之間的邊界處發(fā)現金屬。繪制這些區塊的地圖可以幫助繪制出要調查采礦潛力的區域。

深邃時(shí)間的殘余

因此,下次當你撿起一塊石頭,一些礦物顆粒在你的手上擦掉時(shí),請想一想這些顆??赡芤呀?jīng)存在了多長(cháng)時(shí)間。

為了掌握時(shí)間尺度,想象一下我們星球的歷史長(cháng)達一年。地球由12個(gè)月前的漩渦塵埃形成。你在珀斯附近撿到的任何一把沙子都會(huì )含有大約十個(gè)月前的一兩粒沙子。澳大利亞的大部分黃金是在七個(gè)月前形成的,而陸地植物僅在一個(gè)月前到達。

兩周前,恐龍出現了。在過(guò)去的30分鐘里,全人類(lèi)都來(lái)了。還有你?清醒地,在這種規模上,你的生命將持續大約半秒鐘。

克里斯·柯克蘭,地質(zhì)年代學(xué)教授,科廷大學(xué)

本文轉載自對話(huà)根據知識共享許可。閱讀原文.

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