科学家发现地球初期大气和地幔深处化学成分之间一个重要联系

发布时间：2023-09-06 11:00:26 所属栏目：外闻来源：未知

导读： 　　由朴茨茅斯和蒙彼利埃大学的学者领导的一项新研究表明，在地球的早期大气层与深处的地下岩石中存在重要的化学物质连接，它揭示了地球上生命的演化和大气中氧气的增加。

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　　由朴茨茅斯和蒙彼利埃大学的学者领导的一项新研究表明，在地球的早期大气层与深处的地下岩石中存在重要的化学物质连接，它揭示了地球上生命的演化和大气中氧气的增加。

　　这个团队研究了古代俯冲带形成的岩浆，俯冲带使地壳的一部分重新回到地幔的地方，这个时期是地球历史上一个关键的时刻——大氧化事件（GOE）。这个事件发生在大约21亿到24亿年前，是地球大气中氧气水平快速增加并改变了地球上的生命和环境的一段时间。

　　然而，关于大气变化如何在地幔上留下痕迹的研究很少。

　　这项新研究发表在《自然地球科学》杂志上，它探讨了板块构造——指地球外壳移动和重塑地表的过程——在大气、地表和深层地幔之间循环和交换元素的作用。直到现在，理解这些相互作用的可靠方法还很难找到。

　　通过研究GOE前后形成的岩浆，这个团队发现了从还原到更氧化的岩浆的转变。这是由于来自山脉经过风化和侵蚀变成沉积物的氧化沉积物深层俯冲的结果——揭示了沉积物再循环为大气提供了进入地幔的途径。

　　这个发现意味着这些氧气的“一阵”可能改变了地幔，导致了钙碱性岩浆的氧化增加，改变了大陆地壳的组成，并导致了地球上矿床的形成。

　　首席作者，蒙彼利埃大学和朴茨茅斯大学访问研究员卢卡·纳波尼埃洛博士说：“通过这些发现，我们对地球古代‘呼吸’的理解有了重大进展。它不仅提供了关于地球地质演化的重要见解，而且还揭示了深层地球和其地幔与大气变化之间密切的联系。它让我们更好地理解了地球外部和内部储备之间的关系。

　　“而且，它还引发了一些有趣的问题，关于液态氧气在重新塑造我们所处的行星进化历史和为其他生命形式铺平道路方面所起到的作用。”

　　研究团队使用了法国欧洲同步辐射设施的ID21束线，来分析从巴西米内罗带发现的两亿年前的锆石晶体中的矿物中的硫元素状态。这些锆石晶体像时间胶囊一样，保留了它们原来的成分。他们发现，在大氧化事件之前结晶的岩浆中的矿物有一个还原的硫状态。但是，在大氧化事件之后，这些矿物变得更氧化了。

　　纳波尼埃洛博士说：“地幔氧逸度，简单来说，是衡量氧在岩浆中驱动化学反应能力的一个指标，它对于理解火山活动和矿床形成非常重要。但是，在过去，我们缺乏一种可靠的方法来追踪这个参数在地球古代历史中的变化——直到现在。

　　“它为我们提供了一种强有力的工具，来理解地球外部和内部储备之间的关系。硫的存在形式和岩浆硬度是动态的参数，它们可以在岩浆从形成到结晶的过程中发生变化。尽管我们在该研究中纳入了压力和高温等众多因素，但我们仍需对岩石晶体生成的全过程进行更深入细致的分析，而这仅仅是从岩浆形成开始一直到最后凝固的全程中的一段路程而已。

　　合作者之一，朴茨茅斯大学地质学教授克雷格·斯托里说：“我们的研究开辟了令人兴奋的新研究领域，提供了对地球古代历史的更深入的理解，以及它与我们大气发展的深刻联系。它让我们思考关于时间上岩浆类型的演化和板块构造与大气循环之间复杂相互作用的问题。”

　　纳波尼埃洛博士补充说：“当我们继续探索地球地质历史的奥秘时，有一件事是肯定的——在地表以下还有更多的东西等着我们去发现。”

　　这项研究涉及了来自朴茨茅斯大学、法国布雷斯特、蒙彼利埃和索邦大学、巴西奥鲁普雷托联邦大学和圣保罗大学以及欧洲同步辐射设施的研究人员。

（编辑：源码网）

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