科学家们揭示了地球大陆地壳成分演变的历史

日前，中国科技大学地球与空间科学学院黄方教授课题组和美国加州大学Santanta Robertarbara分校 L. 教授与Rudnick合作，通过冷冻岩和火成岩的钒(V)同位素研究认为，长英质成分主导的陆壳形成于30亿年后。相关研究成果在网上发表于《美国国家科学院院刊》。

自45.6亿年前地球形成以来，它经历了漫长的演变和差异。今天的地球是太阳系中唯一一颗拥有长英质大陆地壳的类地行星。大陆地壳的原始成分是来自地幕的镁铁岩浆，而板块运动促进了大陆地壳的进化，形成了大规模的长英质陆壳。

mainlandChina地壳化学成分的变化对地球的演变、板块运动和行星的宜居性具有重要意义。几十年来，研究人员根据不同的方法获得了两种相反的理解。第一，自太古宙初期以来，大陆地壳一直以长英质成分为主;第二，在太古宙中后期之前，大陆地壳成分仍然以镁铁为主，从镁铁向长英质成分的转变发生在太古宙中后期-元古宙初期。争议的主要原因是地球化学指标具有多解性，钒同位素提供了可靠的方法。

首先，研究人员分析了俯冲带钙偏碱火成岩的钒同位素的构成，对比了全球拉斑和钙偏碱火成岩和太古宙绿岩带火成岩的数据。在排除了磁铁矿过多结晶的样品后，发现太古宙的样品适用于火成岩的钒同位素构成和二氧化硅含量以及氧化镁含量的相关性。

为了探索大陆地壳成分的随时间变化，研究人员进一步测量了冰钒同位素的成分。冰钒通常用于研究大陆地壳的成分，但由于胶结物质和风化改造的影响，其主要元素不能直接用于指示陆壳成分。作为世界上为数不多的实现高精度钒同位素的测量团队之一，黄方团队的早期研究表明，钒同位素的成分不易受到风化和腐蚀改造的影响。冰钒同位素的成分可以用来直接计算其原始岩石的主要元素含量。

此外，研究人员结合岩浆岩钒同位素-二氧化硅-氧化镁与冰岩钒同位素相结合，重建了古代大陆上的地壳成分，发现中太古代(距今30亿年前)大陆上的地壳仍以镁铁为主，从镁铁到长英地壳的变化发生在30亿年后。

研究人员表示，这一成分的变化可能意味着全球板块结构的开始，这表明全球板块结构运动不可能在30亿年前开始。