揭开远古地球的面纱：发现原始地壳的遗迹

克里斯·柯克兰，科廷大学

客座作者

图片来源：Lukas Gojda/Shutterstock.com

我们的星球诞生于大约 45 亿年前。为了了解这段令人费解的漫长历史，我们需要研究岩石及其构成的矿物。

澳大利亚最古老的岩石（属于地球上最古老的岩石之一）位于珀斯以北 700 公里的西澳大利亚默奇森区。据推测，它们已有近 40 亿年的历史。

在一项新的研究中，我们在珀斯南部的科利附近发现了类似年龄岩石的证据。这表明西澳大利亚的古代岩石覆盖的面积比我们所知的要大得多，埋藏在地壳深处。

古老的大陆地壳

澳大利亚的古代地壳对于了解早期地球至关重要，因为它告诉我们大陆地壳是如何形成和演化的。

大陆地壳构成了人类居住的陆地的基础，支持着生态系统，并为文明提供了必要的资源。没有它就不会有淡水。金、铁等矿产资源丰富，经济意义重大。

然而，探索古代大陆地壳并不容易。其中大部分被深埋，或已被环境强烈改变。只有少数暴露的区域可供研究人员直接观察这片古老的地壳。

为了了解这个隐藏的古代地壳的年龄和成分，科学家经常依靠间接方法，例如研究上覆盆地中保存的侵蚀矿物，或使用声波、磁力或重力的遥感。

然而，可能还有另一种方法可以窥视地壳深处，如果幸运的话，甚至可以对其进行采样。

将水晶从深处拖上来

我们星球的地壳经常被岩浆的黑色手指切割，这些岩浆富含铁和镁，可以从上地壳一直延伸到地幔。这些被称为堤坝的结构可能来自至少 50 公里的深度（甚至比最深的钻孔还要深，钻孔的长度只有 12 公里）。

这些堤坝可以从深处拾取少量矿物质，并将它们一直输送到地表，以便我们对其进行检查。

在我们最近的研究中，我们通过对其中一个岩堤中的锆石颗粒进行年代测定，发现了古代埋藏岩石的证据。

锆石含有微量的铀，随着时间的推移，铀会衰变成铅。通过精确测量锆石颗粒中铅与铀的比例，我们可以得知颗粒结晶的时间。

该方法表明，岩脉中的锆石晶体的历史可以追溯到34.4亿年前。

钛合金铠甲

锆石被封装在一种不同的矿物中，称为钛矿，它比岩脉中的锆石化学稳定性更高。想象一粒盐，被困在煮沸的糖里，滴入一杯热茶中。

当堤坝向上移动时，钛矿铠甲的稳定性通过化学、压力和温度条件的变化保护了古老的锆石晶体。堤坝中未屏蔽的锆石晶体在旅途中发生了强烈的改变，消除了它们的同位素记录。

然而，包裹在钛矿中的颗粒完好无损地保存下来，为我们提供了难得一见的地球早期历史。

这座堤坝本身已有约 14 亿年的历史，为了解古代地壳提供了一个独特的窗口，否则这些堤坝将一直隐藏起来。我们还在更北边的天鹅河沙子中发现了类似的古代锆石颗粒，天鹅河流经珀斯并流经同一地区，进一步证实了这些古代材料的年龄和起源。

这些结果扩展了先前在默奇森区纳里尔地区发现的古代地壳的已知区域。

了解地壳深处很重要的原因之一是我们经常在地壳块之间的边界处发现金属。绘制这些区块的地图可以帮助绘制区域以调查采矿潜力。

深邃时光的残留

因此，下次当您捡起一块石头并且手上沾有一些矿物颗粒时，请想想这些颗粒可能已经存在了多久。

为了掌握时间尺度，想象一下我们星球的历史长达一年。 12 个月前，地球由旋转的尘埃形成。您在珀斯附近捡到的任何一把沙子都含有一两粒大约十个月前的沙子。澳大利亚的大部分黄金是在七个月前形成的，而陆地植物仅在一个月前抵达。

两周前，恐龙出现了。过去 30 分钟内全人类都来了。你呢？发人深省的是，按照这种规模，你的生命只会持续大约半秒。

Chris Kirkland，地质年代学教授，科廷大学

本文是根据知识共享许可从 The Conversation 重新发布的。阅读原文。