Cryptic recycling of continental crust during subduction of extended arcs and margins in Paleozoic Japan
本研究记录了古生代日本大陆地壳循环的一种高效且此前被低估的路径,即弧后扩张以及扩张弧与边缘的俯冲导致了破碎大陆地壳的破坏与向地幔的回流,这通过花岗岩类从演化型向新生型同位素特征的转变得到了证实。
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地球的大失踪案
想象一下,地球的地壳就像一座巨大的、古老的图书馆。我们今天发现的大多数书籍(即岩石)都是相对较新的,写于最近几亿年间。但如果你观察数学模型,这座图书馆本该堆满了超过30亿年前的古老、布满尘埃的巨著。事实上,科学家估计,曾经存在过的所有陆地面积中,有超过65%是在那时形成的,然而如今可见的部分却不足5%。剩下的部分都去哪儿了?
这就是“大陆地壳循环利用”之谜。我们知道地球是一个动态变化的地方,板块在这里碰撞、滑动,并俯冲进下方炽热、翻腾的地幔之中。通常,我们认为大陆是漂浮着的永久岛屿。但数学告诉我们,它们正以一种我们目前的地质学理解尚无法完全解释的速度,被吞噬并循环进入地球内部。我们已知一些岩石被回收的方式,比如剥离板块边缘或沉降地壳中的沉重部分,但即便把这些全部加起来,我们仍然缺失了一大块“失踪的质量”。这就像是在尝试核对一本账簿,你明知自己花了一大笔钱,却只能找到极小一部分消费收据。科学家们一直在寻找那条“隐藏的路径”,以解释那些古老的陆地究竟消失到了何处。
失踪的日本地壳案
在这项研究中,一个地质学家团队将他们的侦探目光转向了日本,专门研究来自古生代(数亿年前)极其古老且罕见的岩石。他们在被称为“锆石”的微小矿物晶体中发现了一个隐藏的“冒烟枪”(确凿证据),这些晶体就像锁在花岗岩中的时间胶囊。通过分析这些锆石的化学指纹和年龄,研究人员发现了该地区地球制造新岩石方式的剧烈转变。
长期以来,日本这一部分的岩石显示出“演化”的迹象——这意味着它们是由旧的、回收的地壳物质杂乱混合而成的。这就像一位厨师利用上一餐的剩菜剩饭来制作新菜肴。但随后,奇怪的事情发生了。突然之间,岩石的化学特征完全改变了。新的岩石变得“幼年化”了,这意味着它们几乎完全是由直接从地幔上升的、新鲜且炽热的物质构成的,几乎没有掺杂任何旧的地壳物质。旧的、回收的原料从配方中消失了。
作者们认为,这不仅仅是厨师心情的变化,而是旧地壳的一次物理移除。他们提出了一种聪明但具有破坏性的机制:首先,该地区的地壳被拉伸变薄并破碎成碎片,就像拉扯一块太妃糖直到它断裂成许多细小的孤块。这些碎片曾是大陆的一部分,后来变成了“孤儿”,并附着在洋底之上。随后,当构造板块开始移动时,这些破碎的小块大陆便随着洋底一起,被拖入了深邃的地幔之中。由于它们体积微小且破碎,既不会浮回表面,也不会留下痕迹;它们被高效地吞噬并循环利用了。
这一过程解释了岩石的突然转变:那些“旧地壳”不再仅仅是停留在那里,而是消失了,被循环进了地球内部。论文指出,这种“拉伸并吞噬”的方法比我们之前认为的更有效地摧毁了大陆。虽然已知的回收方法(如剥离边缘或沉降大块物质)可以解释一部分失踪的质量,但这种通过破碎、拉伸的地壳进行循环利用的隐藏路径,可能正是解开谜题的关键碎片。作者们认为,这种情况可能比我们意识到的更为频繁,它在无声无息中抹去了古老大陆的证据,使地球的地质记录保持不完整。他们并非声称已经解决了关于失踪大陆物的整个谜团,而是找到了一个强有力且合理的“新嫌疑人”,可以解释很大一部分的消失现象。
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