地壳中的古老碎片成为演化新地壳的种子

图：地球内部层次展示图

地质科学家发现，大约在30亿年前，地壳曾在快速发展期发生膨胀。

仅仅在地球形成15亿年后，地幔——介于地壳与更活跃的古老外核之间的硅酸盐石层——迅速升温，引发岩浆喷射，并覆盖至古老地壳的碎片上，而这些碎片便成了现代大陆的种子。

研究人员在格陵兰岛的河流沉积物中发现了皓石晶体，并从中发现了异常增大的证据。这些由硅酸皓构成的持久晶体正是在30亿年前地球异常增大时期形成。

研究团队负责人克里斯·柯克兰（Chris Kirkland）是澳大利亚科汀大学的地质科学家，他告诉live science：“地球历史中或许曾多次发生地壳生成运动，但是30亿年前的这次全球事件确实是范围最广，影响最大的一次。“

大陆的种子

在此次大规模发展之前，古老的地壳远比现在的地壳薄且更加脆弱。最终，这一脆弱的古老地壳分裂成了碎片，它们就像一片片生命竹筏，飘向远方，并在新的地点扎根生长。

柯克兰表示：“我们认为地壳是位于地幔顶部的浮力物质，这意味着，地壳仍在不断吸收来自其下方的新物质。它呆在顶部的时间越长，吸收的新物质就越多，这又进一步促使其浮于上方。“

由于地核中的铀与钾等物质的放射衰变以及地球形成初期遗留的热量衰减，地幔温度此时达到了顶峰。根据研究发现，由于全球高温加速了这一过程，地壳在近2亿年的时间里持续大规模膨胀。

在这一阶段快结束时，第一块大陆开始形成，最终促成了4亿年前大陆上复杂生命的诞生与发展。

晶体分析

这次大规模发展的证据来自一块硅酸盐晶体籽粒，它的尺寸小于100微米（比人类的头发丝还细），在岩石分化后，逐渐在格陵兰岛西部的河流沉积物中累积起来。

柯克兰说：“硅酸盐就像是地质学家们最爱的工具包。这是因为它能告诉我们很多信息。这一晶体非常坚固，我们能够从其内部探索其形成时期的信息。“

图：体积更大的硅酸盐晶体，远超研究人员此前发现的

这就像树，岩浆喷射使得晶体也形成了自己的成长轮。为了准确测算这些晶体的形成时间，柯克兰及其同事通过离子束（一种能够准确切割超硬度小晶体的带电粒子束）爆破了这一晶体，从而形成能够开展独立分析的晶体碎片。

研究人员通过推测晶体圈中的同位素（每个原子中中子数不同的元素版本），发现这一晶体由400万年前的旧地壳与300万年前的新地壳共同构成。这进一步证实了他们此前的假设，即古老的地壳碎片是生成新地壳的种子。

柯克兰表示：“这十分不可思议。我们从这些单晶粒中看到了我们星球的古老历史。这就像，我们看一眼某人，便能得知他父母的年龄。“

澳大利亚、南非以及苏格兰等其他发现古老岩石的地方的研究人员也发现了类似的结果，即这一晶体是地球膨胀时期的地壳构成部分。

理解地壳

除了发现地球外壳在很久以前是如何形成的原因外，这一结果同样能够帮助我们找到开采稀缺金属的新源头。

柯克兰说：“西澳大利亚便是一个很好的例子。我们拥有大量的金矿、银矿以及镍矿，但是，绝大多数都是在浅层地壳中探测到的。当我们耗尽这些金属矿时， 我们需要在更深的地壳中寻找新矿。“

然而，他也承认，我们更难探测到这些新资源，并且运输条件也将是棘手的问题。相反，他认为，他们此项发现的价值主要是学术性价值。

柯克兰说到：“这仅仅是有助于我们理解，我们所生活其中的星球地壳是如何形成的。能够从这些微小的晶粒中发现几十亿年前的事物是如何形成的，这件事本身就很令人惊叹。“

BY: Harry Baker

FY: 秋

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