新的研究表明,地球消失的地壳是由冰川移除的

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橙色标记的区域显示了在倾斜的大峡谷超群岩石之上的寒武纪水平通托群岩石之间的不整合。维基百科

如果你是geochronologist——研究地球年龄和岩层的人——你会花很多时间在锆石上。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古代的重要数据,锆石被亲切地称为“时间胶囊”。最近,研究人员利用锆石来破解史前最大的谜团之一。

大约5.4亿年前,寒武纪开始了。这是地球上生命的重要时期,它留下了多样的化石记录背后,标志着我们当前时代的黎明。在世界各地的许多地方,比如大峡谷,我们发现寒武纪岩石矿床正位于距今2.5亿年至12亿年的岩石层之上。不用说,这是相当年龄差距。被称为伟大的不整合在美国,这两层之间的差异对科学家来说是一个谜。这里面有什么故事?数百万年的岩石突然消失了吗?

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2018年12月的一项研究将找出并声称,在世界大部分或全部表面覆盖着冰的时候,地壳被冰川剪切掉了。这一史诗般的推平过程可能也为复杂生物(如我们的祖先)的繁荣创造了合适的条件。这张纸。”新元古代大不整合的冰川成因”,发表发表在《美国国家科学院院刊》上。

水晶球

加州大学伯克利分校地质学家C.凯勒领导了这项研究。在一封电子邮件中,他写道,他的团队利用现有的文献,汇编了大量关于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“数百人多年来进行的数千小时的实地调查和分析时间。”

锆石是主要焦点。通常,锆石晶体是在富含二氧化硅时形成的岩浆冷却下来。“像任何自然系统一样,岩浆是丰富的产物,充满了其他元素,”该研究的合著者说乔恩·胡森通过电子邮件解释。“其中一些元素能够自我替代到锆石的结构中。”

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例如,锆石通常含有,慢慢地衰变并转化为铅。因此,当科学家们观察锆石内部铀/铅样品的组成时,他们可以计算出晶体的年龄。这是最好的辐射测定年代法。

好奇的元素

凯勒和他的公司回顾了44亿年保存下来的锆石晶体的数据。那些来自寒武纪早期岩石的化石有几个令人惊讶的地方。

地壳位于地壳层的顶部地幔。厚厚的缓冲带主要由坚硬的岩石在美国,地幔将我们与地球的内核分隔开来。某些元素在地幔中比在地壳中感觉更自在。镥就是一个很好的例子。就像铀衰变为铅一样,镥随着时间的推移逐渐转变为某种铪同位素。

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凯勒说,当地球的固体地幔“部分[融化]……更多的镥会留在地幔中。”在这个过程中,“更多的铪进入新的岩浆中”,这些岩浆很容易被推过一个火山溢出到地表,变成坚硬的岩石。

伊丽莎白·贝尔另一位参与这项研究的科学家通过电子邮件解释说,因此,铪同位素可以帮助我们计算出“融化成岩浆的物质”的年龄。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率,贝尔和她的同事们意识到,这些晶体来自于曾经非常古老、非常坚固的地壳的岩浆。

不知何故,这些原材料被推入地幔或地壳深处,在那里融化。在这个过程中,这些经过多次旅行的岩石接触到了冰冷的液态水——在同一块锆石中发现的氧同位素信号证明了这一点。

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冰、岩石和岩浆

由于冰川是侵蚀的媒介,凯勒的团队提出,大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”假说声称,在7.5亿至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,但这一基本前提在地质学家中很受欢迎(尽管一些研究人员不认为这一理论是正确的)海洋结冰了——至少,不完全是)。

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凯勒、胡森和贝尔设想冰墙就像巨大的镰刀。世界上所有的主要陆地都将被削减;典型的大陆地壳可能因为冰川的剪切而失去了1.8到3英里(3到5公里)的垂直岩石。在被推到海底之后,移位的地壳岩石最终俯冲到地球的地幔中,后来被回收。新的假设是这样的。

(在这一点上,我们应该提到,最近发表的研究与2月份的一项研究相矛盾2018年发表在《地球与空间科学》杂志上的论文推测雪球地球时期可能已经发生大规模的侵蚀形成了大不整合。)

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生活继续

如果凯勒团队的假设是正确的,我们可能就能解释为什么没有那么多了陨石撞击陨石坑早于雪球地球阶段从理论上讲,格栅冰川会将大部分较老的冰川剥离。在途中,冰可能也为复杂的生命形式打开了进化的大门——直到大约6.35亿至4.31亿年前才开始出现。

凯勒解释说:“虽然雪球地球本身对生命来说是一个相当恶劣的环境,但[我们]研究的一个暗示是,这么多地壳的侵蚀可能释放出大量困在火成岩中的磷。”他指出,磷是“DNA和ATP的关键组成部分”,也是所有当代生物的组成部分需要

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