地球上缺失的地壳被冰川移走了,新研究称


橙色标记的区域显示在倾斜的大峡谷超群岩石顶部的寒武纪水平Tonto群岩石之间的不整合。 维基百科

如果你是地质年代学-有人研究我们星球的年龄和它的岩石结构-你花了很多时间在锆石周围。它们是在各种岩石中发现的耐用晶体,因为它们保存了关于过去的重要数据,锆石被亲切地称为“时间胶囊”。最近,研究人员用锆石破解了史前最伟大的谜题之一。

大约5.4亿年前,寒武纪开始了。地球上生命的重要时刻,它留下了多样性化石记录在我们现在的爱的背后和标志着黎明。在世界各地的许多地方,比如大峡谷,我们发现寒武纪的岩石矿床正好位于2.5亿至12亿年前的岩石层之上。不用说,那真是太棒了。年龄差距.称为大不整合,这两层之间的分界线对科学家来说是个谜。那里的故事是什么?价值数百万年的岩石突然消失了吗?

2018年12月的一项研究将发现并声称,地壳在全球大部分或全部表面都被冰覆盖的时候被冰川剥蚀。这种大规模的推土运动可能也为复杂的生物创造了合适的条件,就像我们自己的祖先一样,蓬勃发展这篇论文,“新元古代大不整合面冰川成因出版发表在《美国国家科学院学报》上。

水晶凝视

加利福尼亚大学伯克利地质学家C.布林凯勒领导这项研究在电子邮件中,他写道,他的团队利用现有的文献汇编了大量有关地球化学和岩层的相关信息。凯勒说,他们收集的数据代表了“数千小时的实地调查和分析时间,多年来由数百人主持。”

锆石是主要的焦点。通常,锆石晶体是在富含二氧化硅时形成的。岩浆冷却下来。“就像任何自然系统一样,玛格玛酒是丰富的酿酒,充满了其他元素,”研究合著者乔恩胡森通过电子邮件解释。“其中一些元素能够将它们自己替换成锆石的结构。”

例如,锆石通常含有,哪个慢衰变并转化为铅。所以当科学家研究锆石中铀/铅样品的成分时,他们可以算出水晶的年龄。这是辐射定年法中最完美的。

奇怪的元素

凯勒和公司审查了价值44亿年的保存锆石晶体的数据。那些来自早寒武纪岩石的人们有一些惊喜。

地壳位于一个叫做披风.一个主要由坚硬岩石,地幔将我们与我们星球的核心区分开。某些元素在地幔中比在地壳上感觉更自在。琵琶就是一个很好的例子。就像铀衰变成铅一样,随着时间的推移,叶黄素逐渐转变成一种特定的铪同位素。

凯勒说,当地球的固体地幔“部分融化”时……更多的叶黄素倾向于留在地幔中。“更多的铪进入新的岩浆”,很容易通过火山,溅到地面上,变成坚硬的岩石。

伊丽莎白钟-另一位从事这项研究的科学家-通过电子邮件解释,因此,铪同位素可以帮助我们计算出“熔化成岩浆的物质”的年代。这是一种有益的品质。通过观察寒武纪锆石中的铪同位素比值,贝尔和她的同事们意识到这些晶体来自曾经非常古老的岩浆,非常坚固的外壳。

不知何故,这种原材料被打入地幔或更深的地壳,它融化的地方。沿途,在同一个锆石中发现的一个氧同位素信号表明,这颗经过良好旅行的岩石与冷的液态水接触。

冰,岩石岩浆

因为冰川是侵蚀的媒介,凯勒的研究小组提出,这一巨大的不整合是在雪球地球年期间,冰川活动将地球上大量的地壳推向海洋时形成的。

所谓的“雪球地球”假设认为,在7.5亿到6.1亿年前,冰川周期性地覆盖着我们的星球,从两极一直延伸到赤道。尽管听起来很疯狂,基本前提在地质学家中很流行(尽管一些研究人员认为海洋冻结了-至少,不是完全)。

凯勒侯赛因和贝尔想象着冰墙像巨大的镰刀。世界上所有主要的陆地都将被削减;典型的大陆地壳可能已经失去了1.8至3英里(3至5公里)的垂直岩石到剪切冰川。在被推到海底之后,流离失所的地壳岩石最终被俯冲到地幔中,随后又被回收利用。新的假设也是如此。

(在这一点上,我们应该提到,最近发表的研究与2月份的研究相矛盾。2018年发表在《地球与空间科学》杂志上的论文推测可能发生了雪球地球期之后一段时间的大规模侵蚀造成了巨大的不整合。)

生活在继续

如果凯勒团队的假设是正确的,我们可以解释为什么没有很多陨石撞击坑在雪球地球阶段之前。理论上,格栅状的冰川会将大部分较老的冰川剥去。途中,冰可能也为复杂的生命形式打开了大门——直到大约6.35至4.31亿年前才开始出现这种生命形式——进化。

“虽然雪球(地球)本身对生活来说是一个相当恶劣的环境,凯勒解释说:“(我们的)研究的一个暗示是,如此多地壳的侵蚀可能释放了大量被困在火成岩中的磷。”磷,他指出,是“DNA和ATP的关键部分”和所有当代生物要求.