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地球化學研究將古代斜長巖與早期地球熱俯沖聯系起來

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地球化學研究將古代斜長巖與早期地球熱俯沖聯系起來


露頭和薄片中的斜長石和淡色輝長巖 。（A） Marcy露頭（Wolfjaw Mountain）在斜長巖（Anorth）中有一個淺色輝長巖塊（Leuco） ， 表明多代堆積巖泥聚結形成了深成巖體 。（B） Marcy斜長巖（Woolen Mill地區）中大小約為1米的斜方輝石巨晶團 。（C） 薄片中的斜輝石巨晶，顯示出溶的斜長石（樣品98MA1A，交叉極） 。（D） 薄片狀粗馬西斜長石（樣品14AD9A，交叉極） 。（E） 莫蘭輝長巖斜長巖中的輝石（Pyx）和斜長石（Plag）（樣品95MR115，交叉極） 。圖片來源：Science Advances （2024） 。DOI： 10.1126/sciadv.adn3976
據萊斯大學（Marcy de Luna）：一組研究人員在理解地塊型斜長巖的形成方面取得了長足的進步，這些神秘的巖石只在地球歷史的中期形成 。這些富含斜長石的火成巖地層可以覆蓋42000平方公里的面積，并擁有鈦礦床 ， 由于對其起源的相互矛盾的理論，幾十年來一直困擾著科學家 。
8月14日發表在《科學進展》上的一項新研究強調了地球不斷演化的地幔和地殼與在整個歷史上塑造地球的構造力之間的復雜聯系 。它還提供了探索板塊構造何時開始、俯沖動力學如何在數十億年前運作以及地殼演化的新方法 。
由Rice的Duncan Keller和Cin Ty Lee領導的研究小組研究了塊狀斜長巖 ， 以測試形成它們的巖漿的想法 。這項研究集中在Marcy和Morin斜長巖上，這是北美格倫維爾造山帶的經典例子 ， 大約有11億年的歷史 。
通過分析巖石中硼、氧、釹和鍶的同位素以及進行巖石成因建模，研究人員發現，形成這些斜長巖的巖漿富含來自低溫海水蝕變的海洋地殼的熔體 。他們還發現了與深海蛇紋巖等其他俯沖帶巖石相對應的同位素特征 。
“我們的研究表明，這些巨大的斜長巖可能起源于會聚大陸邊緣下俯沖的海洋地殼的廣泛融化，”聰明行星博士后研究助理、地球、環境和行星科學以及該研究的主要作者凱勒說 。“由于地幔在過去更熱，這一過程將地塊型斜長巖的形成與地球的熱和構造演化直接聯系起來 。”
這項研究將經典方法與硼同位素分析在地塊型斜長巖中的新應用相結合，表明這些巖石是在數十億年前可能普遍存在的非常熱的俯沖過程中形成的 。
由于今天地球上沒有形成塊狀斜長巖，將這些巖石與早期地球上非常熱的俯沖聯系起來的新證據為理解這些巖石如何記錄我們星球的物理演化開辟了新的跨學科方法 。
“這項研究推進了我們對古代巖層的理解，并闡明了對地球構造和熱歷史的更廣泛影響，”Lee說，他是Harry Carothers Wiess地質學教授 ， 地球、環境和行星科學教授，也是該研究的合著者 。
該研究的其他合著者包括高露潔大學地球與環境地球科學系的William Peck；伍茲霍爾海洋研究所地質與地球物理系的Brian Monteleone；美國自然歷史博物館地球與行星科學系的Céline Martin；華盛頓州立大學環境學院的Jeffrey Vervoort；哥倫比亞大學拉蒙特-多爾蒂地球觀測站的Louise Bolge 。