对世界上一些最古老岩石的新研究表明,地球上最初的大陆是不稳定的,在再次出来并重组之前会沉入地幔中。
这可以解释克拉通的一些更令人费解的特征,克拉通是地球上极其古老和稳定的部分。岩石圈(地壳和最上地幔)在亿万年的大陆变迁中幸存下来并记录了地球的古代历史。
时间新发现可以帮助我们了解地球在 45 亿年寿命中不断变化的地质情况。
“大陆核心的岩石,称为克拉通,已有超过三十亿年的历史,”解释澳大利亚莫纳什大学地球、大气与环境学院的地质学家法比奥·卡皮塔尼奥 (Fabio Capitanio)。
“它们形成于早期地球,并掌握着大陆和地球如何随时间变化的秘密。”
我们真的不知道大陆是如何形成的。 太阳系中没有其他行星有像他们一样的东西,因此显然必须存在一组特定的情况。
有几条证据表明大陆可能是从内陆向外形成的,周围克拉通核。 但克拉通本身的形成机制却引起了激烈的争论。
克拉通,其周围目前已知35个与岩石圈的其他部分相比,它们具有浮力和刚性,这赋予了它们稳定性。但与最近的岩石圈相比,它们的成分很不寻常,岩石圈是由具有不同年龄、成分和来源的材料、矿物的奇怪多样化的混合物组成的。
这种异质性或多样性, 暗示回收和返工,之前的研究发现。
卡皮塔尼奥和他的团队进行了计算建模,以模拟地球在其存在的最初十亿年中的演化,以观察克拉通岩石圈地幔的热和化学演化。 此外,他们还进行了一组测试模拟,以了解他们的模型对不同参数的敏感程度。
结果表明,地球上出现的第一批大陆块是不稳定的,会沉入地幔中。 在那里,它们熔化并与熔化的材料混合直至溶解。
然而,有些碎片可以在水下停留很长时间,然后再漂浮起来,在岩石圈下方分层堆积,赋予岩石圈浮力和刚性。
由于一些较古老的岩石碎片可以在地幔中停留很长时间,这可以解释克拉通成分的异质性:来自不同地方的较古老的岩石与较年轻的岩石混合在一起。
事实上,其中可能仍然有一些碎片仍在下面,等待浮回水面。
该团队将这种机制命名为“大规模区域重新分层”(MRR)。 由于它与观测到的克拉通成分非常吻合,研究小组表示,它可能是早期地球大陆形成的关键组成部分。
鉴于大陆被认为对于地球上生命的出现和持续存在非常重要,弄清楚它们是如何形成的不仅对我们自己的星球有影响,而且对寻找太阳系外的宜居世界也有影响。
“我们的工作在两个方面都很重要,”卡皮塔尼奥说。
“首先,克拉通是重要金属和其他矿物储存/发现的地方。其次,它们告诉我们过去行星是如何形成和变化的,包括大陆如何形成、它们如何支持生命,以及大气如何形成并因行星构造而改变。”
该研究发表于美国国家科学院院刊。