古代晶体显示，地球板块构造的启动比我们想象的要早数亿年

新的研究表明，板块构造开始于 40 亿年前，即地球形成后不久。

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新的研究发现，引发地震、建造山脉和分裂大陆的板块构造可能在地球处于婴儿期时就开始了——比许多科学家之前认为的要早得多。 

这项新研究表明，板块构造始于 40 亿多年前，即 45 亿年前地球形成后不久。在这个被称为冥古宙的时代，地球新鲜且滚烫，大气中充满了氨和甲烷，充满了足够的水，最终凝结成遍布全球的海洋。在此期间，地球冷却到足以形成坚固的外壳。 

如今，地壳是由构造板块的研磨运动形成的，这些板块位于下面更温暖、更容易移动的地幔上。但没有人确切知道这种板块构造排列是何时开始的。此前，研究人员认为，它几乎在地壳冷却后就开始于冥古宙。其他人认为板块构造大约开始于 32 亿年前，当时地球化学揭示了地壳构成的一些关键变化。其他人则认为，这种现象是最近出现的，在过去的几十亿年里演变成了现代形式。 

科学家们一直在努力确定板块构造开始的确切时间，因为没有任何现存的年龄超过 40 亿年的岩石，因此进入冥古宙的唯一直接窗口来自于被称为锆石的微小而坚韧的晶体——其中最古老的晶体可以追溯到 4.4 年亿年。其中一个子集，称为 S 型锆石，可以揭示板块构造的存在。这些特殊的锆石是在陆地沉积岩中形成的晶体，然后被构造推入地幔，并在变质花岗岩中再次出现。 

问题在于，S 型锆石无法通过单一特征轻松识别，而是通过一整套微量矿物质来识别。 

在 7 月 8 日发表在PNAS杂志上的新研究中，研究人员使用机器学习模型使这项任务变得更容易。科学家们首先向模型提供了 300 颗已知来源的锆石数据，然后测试了模型确定另外 74 颗锆石是否为 S 型的能力。通过训练模型来区分锆石类型，研究小组接下来将其应用于澳大利亚杰克山 (Jack Hills) 的 971 颗新锆石，地球上大多数最古老的锆石都在那里发现。 

结果表明，35% 的 Jack Hills 锆石为 S 型。其中一些可以追溯到 42 亿年前，这表明板块构造在冥古宙期间将岩石从地壳移动到地幔，然后又返回。

这项研究并不是第一个暗示非常古老的构造运动的研究。 2023 年的一项高温融化岩石的实验表明，最古老的大陆地壳是通过俯冲形成的，即一个构造板块潜入另一个构造板块之下的过程。一些研究甚至表明，在冥古宙期间可能存在早期大陆。 

但这项新研究可能无法平息所有争议。布里斯托大学的地球化学家克里斯·霍克斯沃思 (Chris Hawkesworth) 没有参与这项新研究，他向《科学杂志》表示，板块构造之外的其他力量，例如巨大的流星撞击，也可能会产生影响。在地球早期，岩石也在地壳和地幔之间移动。