古老的晶体可能会帮助解决构造板块何时开始移动的争论

古老的晶体可能会帮助解决构造板块何时开始移动的争论大陆是由板块构造形成的，而板块构造又导致了海岸线的形成和潮汐的运动。板块碰撞的过程一个在另一个下面（俯冲）--导致海洋中充满了复杂的生命。而当俯冲发生时，岩浆产生，形成火山。板块构造活动甚至可能发生在其他星球上。但科学家们对活跃的板块构造何时开始存在分歧。一些人说是在30亿年前；另一些人说是在10亿年前或更少。来自纽约州罗切斯特大学的研究人员深入研究了板块构造，以确定该现象是否在地球上的生命开始时就已经发生了。"现代地球的动态构造性质是今天生命存在的原因之一，"该研究的主要作者WrijuChowdhury说。"探索早期地球的地球动力学和岩性多样性可能会导致揭示生命如何在我们的星球上首次开始"。研究人员研究了隐藏在来自杰克山（澳大利亚中西部的一个丘陵地带）的小型哈迪恩锆石晶体中的信息。哈迪亚锆石是地球哈迪亚时代最古老的存活地壳材料，形成于大约43.9亿年前。它们是微小的时间胶囊，是迄今为止发现的最古老的地球物质的最知名的来源。地球是我们所知道的唯一一颗行星，其移动的上层地壳经常被摧毁和再创造，将铁和镁等关键元素从其内部输送到表面。板块构造融化和混合岩石，创造出具有特定化学成分的岩浆，这可以表明创造它的构造类型。研究人员首先确定了锆石晶体的日期，然后向后确定产生这些晶体的岩浆（母岩浆）的化学组成。在这项研究中，这些晶体的年龄约为38亿至42亿年。这是研究人员首次将母体岩浆纳入考虑范围。Chowdhury说："母岩浆更加直接和可靠，因为它们更接近来源--实际的构造风格。我们的研究描述了锆石的硅和氧同位素含量以及母体岩浆的微量元素含量，这在以前是没有被结合和提出的。"研究人员发现早期地球岩浆与阿拉斯加、日本和安第斯山脉活跃的构造板块所产生的现代岩浆之间存在化学上的相似性，为当时和现在提供了一个比较。"这表明从古代到现代的构造连续性，"该研究的共同作者DustinTrail说。"也就是说，我们的研究表明，几十亿年前的地球，可能与今天的运作类似。"该研究的结果无法确定在板块构造开始时是否存在生命，但是，研究人员说，他们的数据提供了化学证据，表明板块构造可能发生在42亿年前，这可能在一定程度上解决了这个争论。尽管如此，鉴于板块构造在塑造和维持地球上的生命方面的关键作用，该研究的数据可能对我们寻找可居住的系外行星很重要。该研究发表在《自然通讯》杂志上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1353275.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1353275.htm

地球上已知最古老的岩石提供了有关早期构造的线索

地球上已知最古老的岩石提供了有关早期构造的线索地球上最古老的岩石：加拿大西北地区40亿年前的花岗岩。资料来源：李宪华教授研究小组然而，我们能在地球过去多深的地方找到板块构造的痕迹呢？板块构造是否一直像今天这样运行，有俯冲和地表物质循环等过程？之前利用数值地球动力学模型进行的研究认为，早在~4.3Ga（GA是相当于10亿年的时间单位）之前，俯冲和循环就已经开始运作了。由于地球本身的年龄只有4.5千兆年，这种说法几乎证明了板块构造从第一天起就开始了。然而，从加拿大北部偏远湖区发现的地球上已知最古老的岩石中获得的新地球化学证据，却为地球最早的历史描绘了一幅截然不同的图景。中国科学院地质与地球物理研究所（IGGCAS）李先华研究员领导的研究人员与来自澳大利亚、加拿大和中国的同事合作，于6月30日在《科学进展》（ScienceAdvances）杂志上发表了这一证据。"该研究的共同通讯作者李教授说："我们最古老的样本显示，在4.0Ga时没有表层物质循环的迹象。而我们发现的地表循环成岩浆的最早证据是在3.8Ga之前。"在大约40亿至25亿年前，海水中的硅达到饱和，硅化海底富含重硅。研究发现，在重硅被纳入花岗岩岩浆之前的40亿年与首次被纳入花岗岩岩浆的38亿年之间发生了变化。资料来源：李先华教授课题组花岗岩中的硅（Si）和氧（O）同位素是岩浆中地表物质循环的示踪剂。在远古地球上，由于缺乏可消耗硅的生命形式，海水中的硅含量饱和，并富含重硅。因此，如果海底的任何重硅物质通过俯冲作用被回收到岩浆房中，那么花岗岩样本中就会检测到重硅同位素。"将这一技术应用于古代岩石的困难之一是确定主要的硅同位素组成。这是因为在地球漫长的历史进程中，这些岩石反复受到热量和压力的作用。"锆石是花岗岩石中含量最高的可测定日期的矿物，它还具有很强的抗风化和后期蚀变的能力。将超高精度分析技术应用于锆石，可以为检测到的硅同位素组成是否代表主要特征提供最可靠的约束。4.0Ga岩石中没有重硅特征意味着最古老的样本不需要俯冲作用。"研究人员的]研究提出了评估数据的系统筛选标准。我必须赞扬他们对锆石Si和O同位素数据的仔细评估。"论文合著者、澳大利亚卧龙岗大学的艾伦-纳特曼（AllenNutman）说："尽管如此，考虑到最古老的岩石来自单一地点，一个小区域不需要俯冲并不意味着地球在4.0Ga没有板块俯冲。"不过，经过仔细筛选，数据显示在3.8Ga时，Si和O同位素都发生了明显变化。因此，根据目前的数据，研究得出结论，地球地球动力学可能在3.8Ga发生了变化，比如板块俯冲的开始。来自IGGCAS的合著者罗斯-米切尔（RossMitchell）说："这些最古老的岩石能够保存下来已经很了不起了，现在我们了解到，它们还讲述了一个构造时代到来的故事。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1376417.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1376417.htm

锆石揭开了地球的早期历史：生命起源于"停滞的盖子" 而不是板块构造

锆石揭开了地球的早期历史：生命起源于"停滞的盖子"而不是板块构造板块构造涉及地球表面大型板块的水平运动和相互作用。新的研究表明，移动板块构造--被认为是创造一个宜居星球的必要条件--在39亿年前的地球上并没有发生。资料来源：罗切斯特大学插图/MichaelOsadciw板块构造使地球内部的热量逸出到地表，形成生命出现所需的大陆和其他地质特征。因此，罗切斯特大学地球和环境科学系教授约翰-塔尔杜诺说："一直有这样的假设，即板块构造对生命是必要的。但是新的研究对这个假设提出了质疑。"塔尔杜诺是小威廉-R-凯南（WilliamR.Kenan,Jr.地球物理学教授Tarduno是发表在《自然》杂志上的一篇论文的主要作者，该论文研究了39亿年前的板块构造，科学家认为在那时地球上出现了第一批生命的痕迹。研究人员发现，移动板块构造在这个时期没有发生。相反，他们发现，地球正在通过所谓的停滞盖子制度释放热量。结果表明，尽管板块构造是维持地球上生命的一个关键因素，但它并不是生命起源于类地行星的一个必要条件。"我们发现在生命最初被认为是起源的时候并没有板块构造，而在之后的几亿年里也没有板块构造，"Tarduno说。"我们的数据表明，当我们在寻找孕育生命的系外行星时，这些行星不一定需要有板块构造。"从锆石研究中走出的一条意外的弯路研究人员最初并不是为了研究板块构造。"我们研究锆石的磁化，因为我们正在研究地球的磁场，"Tarduno说。锆石是含有磁性颗粒的微小晶体，可以锁定锆石形成时的地球磁化。通过测定锆石的年代，研究人员可以构建一条追踪地球磁场发展的时间线。地球磁场的强度和方向因纬度不同而变化。例如，目前的磁场在两极最强，在赤道最弱。掌握了关于锆石磁性的信息，科学家可以推断出锆石形成的相对纬度。也就是说，如果地球动力的效率--产生磁场的过程--是恒定的，而磁场的强度在一个时期内是变化的，那么锆石形成的纬度也一定在变化。但是Tarduno和他的团队发现了相反的情况：他们从南非研究的锆石表明，在大约39亿到34亿年前的时期，磁场的强度没有变化，这意味着纬度也没有变化。因为板块构造学包括各种陆地的纬度变化，"板块构造运动很可能在这段时间没有发生，地球一定有另一种方式在清除热量"。进一步加强他们的发现后，研究人员在他们研究的西澳大利亚的锆石中发现了同样的模式。"我们并不是说这些锆石形成于同一个大陆，但看起来它们形成于同一个不变的纬度，这加强了我们的论点，即此时并没有发生板块构造运动，"Tarduno说。停滞的盖子构造：板块构造的替代方案地球是一个热引擎，而板块构造最终是地球热量的释放。但是，停滞不前的板块构造--它导致了地球表面的裂缝--是另一种允许热量从地球内部释放以形成大陆和其他地质特征的手段。板块构造涉及地球表面大型板块的水平运动和互动。塔杜诺和他的同事报告说，平均而言，过去6亿年来的板块至少在纬度上移动了8500公里（5280英里）。相比之下，停滞盖板构造学描述了地球最外层的行为就像一个停滞的盖子，没有积极的水平板块运动。相反，外层保持原位，而地球的内部却在冷却。源自地球内部深处的大型熔融物质羽流可以导致外层开裂。在从地球地幔释放热量方面，停滞的盖层构造不如板块构造那么有效，但它仍然可以导致大陆的形成。"早期的地球并不是一个表面上一切都死气沉沉的星球，"Tarduno说。"事情仍然在地球表面发生；我们的研究表明它们只是没有通过板块构造发生。我们至少有足够的地球化学循环由停滞的盖子过程提供，以产生适合生命起源的条件。"维持一个适宜居住的星球虽然地球是唯一已知的经历板块构造的行星，但其他行星，如金星，也经历了滞留盖板构造，Tarduno说。他说："人们倾向于认为，由于金星上发生的事情，停滞的盖层构造不会建造一个适合居住的星球。金星不是一个非常好的居住地：它有一个破碎的二氧化碳大气层和硫酸云。这是因为热量没有被有效地从行星的表面移除"。如果没有板块构造，地球可能会遇到类似的命运。虽然研究人员暗示，板块构造可能在34亿年后不久就在地球上开始了，但地质学界对具体日期存在分歧。"我们认为，从长远来看，板块构造对于消除热量、产生磁场和保持我们星球上的可居住性非常重要，"Tarduno说。"但是，在一开始，以及十亿年后，我们的数据表明，我们不需要板块构造。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1367827.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1367827.htm

研究发现30亿年前的地幔温度升高热使地球地壳“年轻化”

研究发现30亿年前的地幔温度升高热使地球地壳“年轻化”为了进一步了解地壳的历史，研究人员对中国西南扬子克拉通花岗岩中的锆石颗粒进行了研究（如显微镜下所示）。图片来源：WeiWang然而，陨石坑是微小锆石颗粒的家园，其中含有多种同位素系统，如铀、铪、氧或铅，为我们提供了一种了解数十亿年前历史的方法。与熔岩或岩浆形成的火成锆石相比，在岩石风化后的沉积物中发现的碎屑锆石能更连续地记录地球的历史。但是，由于碎屑锆石缺乏关于其来源岩石的岩石成因信息，它们可能会人为地暗示古老岩石的年轻年龄和不正确的铪同位素。在一项新的研究中，科学家们重点研究了完整的火成岩锆石。以前的研究表明，在距今约30亿年前从古新纪向中新纪过渡期间，位于碎屑岩和火成岩锆石中的铪同位素比值有所增加。这种增加被认为是地壳年轻化的结果，即较新的岩浆注入较老的地壳岩石。人们普遍认为，岩浆的增加也标志着从不动的地壳和地幔过渡到更加不稳定的板块运动时期。新研究对中国西南西南扬子克拉通花岗岩岩石的火成锆石和其他地球化学性质进行了研究，对这一理论提出了挑战。研究人员认为，这一时代全球范围内发生的地壳年轻化是地幔温度升高的结果，而不是大范围构造活动的结果。通过分析火成岩锆石中的同位素收集到的数据表明，较年轻的岩浆流入现有的大陆地壳，导致地幔岩石熔化，热岩浆在地壳-地幔边界汇集。这些部分熔化的岩浆有的会冷却成花岗岩，如西南扬子克拉通的花岗岩。这一过程可能在大陆地壳的生长过程中发挥了重要作用，并为我们今天所知的地球构造的起源提供了新的可能解释。编译来源：ScitechDaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1429134.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1429134.htm

对地球磁场及板块构造的新研究正挑战现有生命出现理论

对地球磁场及板块构造的新研究正挑战现有生命出现理论佛罗里达州立大学(FSU)一名教员的研究正在帮助揭示更多有关地球上生命起源所需条件的信息。助理教授理查德·博诺(RichardBono)是一个多机构团队的成员，波诺详细解释了该团队的发现及其对板块构造和地球生命起源的影响。板块构造涉及地球表面大板块的水平运动和相互作用。新的研究表明，移动板块构造——被认为是创造宜居行星所必需的——39亿年前地球上并没有发生。图片来源：罗切斯特大学插图/MichaelOsadciw研究表明，地球磁场在3.9至34亿年前是稳定的，这与已知最古老的化石相对应。与从单个地点获取数据的早期研究不同，研究人员测量了在两个独立的古代大陆块的矿物锆石中发现的磁性载体。研究结果表明，磁场在超过5亿年的时间里一直保持稳定且几乎相同。这种不变的场可以用固定不动的大陆来解释，但在地球历史的大部分时间里，构成大陆的岩石板块在地球表面不断运动——这种现象称为板块构造。这一发现有助于我们确定移动板块构造可能何时开始。为什么这很重要？板块构造被认为是地球上生命存在的基本因素之一。当今大陆和海洋以及像盘古大陆这样的超级大陆的构造是由于板块构造造成的。通过岩石地壳的形成和破坏，板块构造被认为可以控制生命所需元素的循环。然而，移动板块构造开始的时间尚不清楚。如果地球上的生命起源于大约38亿年前，那一定是在这个停滞时期。这一发现表明，现代移动板块构造并不是生命起源的必要条件，这扩大了我们对行星宜居因素的理解。那么这项研究如何扩展了我们对地球现有的了解？先前的研究记录了早在42亿年前就存在来自地核的磁场的证据。但该数据仅来自澳大利亚。因为它来自一个大陆，所以无法用它来检测板块运动。这项研究添加了来自不同大陆的新数据，使我们能够研究不同地点场强的相对变化，这有助于推断可能的板块运动。研究人员在分析了在澳大利亚和南非实地考察期间收集的岩石样本，以寻找尺寸小于一毫米的单个锆石颗粒，并在罗切斯特大学的磁屏蔽实验室中通过用激光加热样品颗粒并使用超高灵敏度磁力计测量磁化强度的变化来测量样品的磁化强度，同时还在加拿大地质调查局使用超高分辨率离子微探针测量了每个锆石颗粒的年龄。利用这些新数据，新的统计分析可以将其与现有的板块运动模型进行比较，在新数据集中看到的情况无法用至少过去6亿年来板块构造过程的正常变化来解释。这项研究是由罗切斯特大学教授JohnTarduno领导的多机构共同努力，其他合著者来自加拿大地质调查局、加州大学圣克鲁斯分校、约翰内斯堡大学、威特沃特斯兰德大学、亚利桑那大学、夸祖鲁-纳塔尔省和日本地质调查局。该研究得到了国家科学基金会的支持。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1369461.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1369461.htm

37.5亿年前 科学家发现一段古老地壳的证据

37.5亿年前科学家发现一段古老地壳的证据这些痕迹是在矿物锆石中发现的，经过化学分析，地球科学与自然资源管理系的研究人员发现，丹麦和斯堪的纳维亚半岛赖以生存的"地基"很可能是在大约37.5亿年前从格陵兰岛"诞生"的。图片来源：AndreasPetersson芬兰的河沙和岩石中发现的锆石晶体的特征表明，它们比在斯堪的纳维亚半岛发现的任何东西都要古老得多，同时与格陵兰岛岩石样本的年龄相吻合。同时，三项独立同位素分析的结果证实，斯堪的纳维亚半岛的基岩很可能与格陵兰岛有关。资料来源：AndreasPetersson地球科学与自然资源管理系地质学家托德-怀特教授说："我们的数据表明，斯堪的纳维亚半岛地下最古老的地壳部分起源于格陵兰岛，比我们之前认为的要早大约2.5亿年。"研究人员对锆石的研究表明，锆石的化学指纹在多个方面与西格陵兰北大西洋克拉通发现的地球上最古老的岩石相吻合。"我们在芬兰的河沙和岩石中发现的锆石晶体的特征表明，它们比斯堪的纳维亚半岛发现的任何东西都要古老得多，同时与格陵兰岛岩石样本的年龄相吻合。"地球科学与自然资源管理系研究员安德烈亚斯-彼得森（AndreasPetersson）说："同时，三项独立同位素分析的结果证实，斯堪的纳维亚半岛的基岩很可能与格陵兰岛有关。"没有氧气的水世界丹麦、瑞典、挪威和芬兰位于地壳的一部分，这部分地壳被称为芬诺斯堪地盾（FennoscandianShield）或波罗的海地盾（BalticShield）。研究人员认为，它从格陵兰岛分离出来，成为一颗"种子"，经过数亿年的移动，直到在今天芬兰所在的地方"生根发芽"。在这里，板块随着周围新的地质物质的积累而不断扩大，直到成为斯堪的纳维亚半岛。地壳从格陵兰岛脱离时，地球的面貌与今天截然不同。研究人员分析了来自芬兰偏远的普达斯耶尔维（Pudasjärvi）和索穆耶尔维（Suomujärvi）地区的现代河沙和岩石样本中的锆石。在芬兰河沙中发现的锆石晶体最初是在地壳深处的花岗岩岩浆中结晶的。然后，这些花岗岩被抬升到地表并受到侵蚀，最终形成了沙子。资料来源：TodWaight"地球很可能是一个充满水的星球，就像电影《水世界》中那样，但大气中没有氧气，也没有地壳。但是，由于时间太久远了，我们无法确定它的真实面貌，"托德-怀特说。据研究人员称，当他们把目光投向太空并与银河系附近的其他行星进行比较时，地球甚至拥有由花岗岩构成的大陆地壳这一事实是非常特别的。"这在太阳系中是独一无二的。而且，液态水和花岗岩地壳的证据是识别宜居系外行星和地球外生命可能性的关键因素，"安德烈亚斯-彼得森解释说。这项新研究为原始大陆之谜增添了新的内容。原始大陆之谜早在地球生命真正绽放之前就已开始，但它在很大程度上为人类和动物的生命铺平了道路。"了解大陆是如何形成的，有助于我们理解为什么我们的星球是太阳系中唯一有生命存在的星球。因为如果没有固定的大陆和大陆之间的水，我们就不会存在。事实上，大陆对洋流和气候都有影响，而洋流和气候对地球上的生命至关重要，"安德烈亚斯-彼得森说。此外，越来越多的研究拒绝接受迄今为止用来计算大陆如何生长的方法，尤其是在地球历史的头十亿年里，这项新研究为这些研究做出了贡献。"最常用的模型假定，地球的大陆地壳是在地球形成时开始形成的，即大约46亿年前。相反，我们和其他几项最新研究表明，显示大陆地壳生长的化学特征只能在大约10亿年后才能确定。"华特教授说："这意味着，我们可能需要修改关于早期大陆如何演化的许多想法。"与此同时，这项研究的结果还补充了之前在世界其他地区的古地壳中发现类似"种子"的研究。"我们的研究为我们揭开大陆是如何形成并在地球上蔓延的谜团提供了另一条重要线索--尤其是在芬诺斯坎地盾方面。但是，我们还有很多事情不知道。例如，在澳大利亚、南非和印度都发现了类似的种子，但我们还不确定它们是否都来自同一个"发源地"，或者它们是否在地球上的几个地方独立起源。"怀特教授总结说："我们希望利用我们在这项研究中使用的方法对这一问题进行更多的调查。编译自:ScitechDaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1424850.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1424850.htm