38 亿年前的微小锆石晶体包含了地球上板块构造活动的最早的地球化学证据。
晶体中保存的同位素和微量元素表明它们是在俯冲条件下形成的——当一个构造板块的边缘滑到相邻板块的边缘下方时，创造了特定的条件。这为地球上板块构造何时出现提供了新的限制。
由于板块构造在创造地球上生命的条件、改变海洋和大气的组成方面发挥了关键作用，因此了解它们何时以及如何出现对于了解我们如何到达这里以及是什么使地球适合居住也很重要。
了解早期地球的地质情况是一项挑战。我们世界的地壳在其 46 亿年的历史中一直处于动态变化状态，并且是唯一直接记录的冥古纪– 4.6 至 40 亿年前 – 可以在矿物锆石晶体中找到。
这些晶体似乎能够在时间的摧残下幸存下来，但这种情况很少：地球上只有 12 个地方出产了这种古老的晶体，大多数地方只有 3 个或更少。
然而最近，一组地质学家发现了一个惊人的宝藏。在南非巴伯顿绿岩带发现的一块古老地壳中，发现了按时间顺序排列的 33 颗微观锆石晶体，其历史可追溯至 4.15 至 33 亿年前。
该系列提供了一个难得的机会来探索早期地球从冥古宙到宙斯的变化。古古菌时代，时间从 4 亿年前到 36 亿年前。
矿物晶体可以充当有点时间胶囊其中包含有关它们形成条件的信息，尤其是锆石晶体对于这一科学目的非常有价值。金属的同位素铪锆石中发现的微量元素可用于推断其结晶的岩石。
由哈佛大学地质学家 Nadja Drabon 领导的一个科学家小组研究了绿岩带锆石，以重建它们形成条件的时间表。他们发现，从大约 38 亿年前开始，这些晶体就含有铪和微量元素特征，类似于在俯冲带（构造板块边缘）形成的现代岩石。
研究人员说，这表明板块构造在这些晶体形成时是活跃的。
“当我说板块构造时，我特指的是一种弧形环境，当一个板块进入另一个板块下方时，就会发生火山活动——想想看安第斯山脉，例如，火环,”德拉邦说。
“在 38 亿年前，地壳发生了巨大的变化，新的岩石形成，我们看到地球化学特征变得越来越类似于我们在现代板块构造中看到的情况。”
令人着迷的是，年龄超过 38 亿年截止时间的锆石晶体并不是在俯冲带环境中形成的，而是可能在地幔因构造作用而耗尽玄武岩熔体元素之前，在由重熔地幔物质形成的冥古宙“原壳”中结晶。流程。
然后，研究小组将他们的发现与来自世界各地大约同一时间的锆石晶体进行了比较，以确保他们不仅仅是观察到局部现象。这些其他锆石也表现出类似的转变。
很难确切地知道这些微小的颗粒是否都表明我们的世界正在向板块构造演化，但结果肯定表明全球正在发生变化。
“我们看到了大约 3.8 至 36 亿年前地球发生重大变化的证据，向板块构造演化是一种明显的可能性。”德拉邦说。
“我们对最早地球的记录确实有限，但只要在许多不同的地方看到类似的转变，就可以认为这可能是地壳过程的全球变化。地球上正在发生某种重组。”
该研究发表于AGU进展。
