研究发现30亿年前的地幔温度升高热使地球地壳“年轻化”

研究发现30亿年前的地幔温度升高热使地球地壳“年轻化” 为了进一步了解地壳的历史，研究人员对中国西南扬子克拉通花岗岩中的锆石颗粒进行了研究（如显微镜下所示）。图片来源：Wei Wang然而，陨石坑是微小锆石颗粒的家园，其中含有多种同位素系统，如铀、铪、氧或铅，为我们提供了一种了解数十亿年前历史的方法。与熔岩或岩浆形成的火成锆石相比，在岩石风化后的沉积物中发现的碎屑锆石能更连续地记录地球的历史。但是，由于碎屑锆石缺乏关于其来源岩石的岩石成因信息，它们可能会人为地暗示古老岩石的年轻年龄和不正确的铪同位素。在一项新的研究中，科学家们重点研究了完整的火成岩锆石。以前的研究表明，在距今约30亿年前从古新纪向中新纪过渡期间，位于碎屑岩和火成岩锆石中的铪同位素比值有所增加。这种增加被认为是地壳年轻化的结果，即较新的岩浆注入较老的地壳岩石。人们普遍认为，岩浆的增加也标志着从不动的地壳和地幔过渡到更加不稳定的板块运动时期。新研究对中国西南西南扬子克拉通花岗岩岩石的火成锆石和其他地球化学性质进行了研究，对这一理论提出了挑战。研究人员认为，这一时代全球范围内发生的地壳年轻化是地幔温度升高的结果，而不是大范围构造活动的结果。通过分析火成岩锆石中的同位素收集到的数据表明，较年轻的岩浆流入现有的大陆地壳，导致地幔岩石熔化，热岩浆在地壳-地幔边界汇集。这些部分熔化的岩浆有的会冷却成花岗岩，如西南扬子克拉通的花岗岩。这一过程可能在大陆地壳的生长过程中发挥了重要作用，并为我们今天所知的地球构造的起源提供了新的可能解释。编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：

地质学家从格陵兰岛上发现了37亿年前的磁场记录

地质学家从格陵兰岛上发现了37亿年前的磁场记录 伊苏阿超级地壳带东北部有 37 亿年历史的带状铁质地层。资料来源：克莱尔-尼科尔斯一项新的研究还原了 37 亿年前的地球磁场记录，发现它与今天地球周围的磁场极为相似。这项研究结果发表在今天（4 月 24 日）出版的《地球物理研究杂志》（Journal of Geophysical Research）上。如果没有磁场，地球上的生命就不可能存在，因为磁场可以保护我们免受有害宇宙辐射和太阳发射的带电粒子（"太阳风"）的伤害。但是，迄今为止，现代磁场是何时开始形成的还没有一个可靠的日期。研究人员沿着横断面提取样本，以比较 35 亿年前的火成岩侵入体与周围岩石之间的差异。资料来源：克莱尔-尼科尔斯在这项新研究中，研究人员考察了格陵兰岛伊苏阿含铁岩石的古老序列。当结晶过程将铁微粒锁定在适当位置时，铁微粒可以有效地充当微小磁体，记录磁场强度和方向。研究人员发现，37 亿年前的岩石捕捉到的磁场强度至少为 15 微特斯拉，与现代磁场（30 微特斯拉）相当。这些结果提供了从整个岩石样本中得出的地球磁场强度的最古老估计值，与以前使用单个晶体的研究相比，这些结果提供了更准确、更可靠的评估。研究报告的合著者雅典娜-艾斯特（Athena Eyster）站在大片裸露的带状铁质地层前，这种富含铁质的沉积物正是提取古代磁场信号的来源。图片来源：克莱尔-尼科尔斯首席研究员克莱尔-尼科尔斯（Claire Nichols）教授（牛津大学地球科学系）说："从如此古老的岩石中提取可靠的记录极具挑战性，当我们在实验室分析这些样本时，看到原生磁场信号开始出现，这真是令人兴奋。在我们试图确定地球生命最初出现时古磁场的作用时，这是向前迈出的非常重要的一步。"虽然磁场强度似乎一直保持相对稳定，但已知太阳风在过去要强得多。这表明，随着时间的推移，地球表面免受太阳风侵袭的能力增强了，这可能使生命得以移居大陆，离开海洋的保护。地球磁场是由流体外核中的熔融铁混合产生的，内核凝固时受到浮力的驱动，产生了发电机。在地球形成的早期，固体内核尚未形成，因此关于早期磁场是如何维持的问题仍未解决。这些新结果表明，驱动地球早期发电机的机制与今天产生地球磁场的凝固过程具有类似的效率。了解地球磁场强度随时间的变化也是确定地球内部固体内核何时开始形成的关键。这将有助于我们了解热量从地球内部深处逸出的速度，而这对于了解板块构造等过程至关重要。在如此久远的年代重建地球磁场的一个重大挑战是，任何加热岩石的事件都会改变保存下来的信号。地壳中的岩石往往具有漫长而复杂的地质历史，从而抹去了以前的磁场信息。然而，伊苏阿超级地壳带地质独特，位于厚厚的大陆地壳之上，使其免受广泛的构造活动和变形的影响。这使得研究人员能够建立一个清晰的证据体系，支持 37 亿年前磁场的存在。这些结果还可能让我们对磁场在形成我们所知的地球大气层发展过程中的作用，尤其是大气层中气体的逸散，有了新的认识。目前无法解释的一个现象是，25 多亿年前，大气层中失去了不活跃的气体氙。氙气相对较重，因此不可能从大气中简单地飘散出去。最近，科学家们开始研究带电氙粒子被磁场从大气中清除的可能性。未来，研究人员希望通过研究加拿大、澳大利亚和南非的其他古代岩石序列，扩大我们对大约 25 亿年前地球大气中氧气增加之前的地球磁场的了解。更好地了解古代地球磁场的强度和可变性，将有助于我们确定行星磁场是否是行星表面承载生命的关键，以及它们在大气演化中的作用。编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：

地球史的秘密守护者：锆石帮助科学家揭示亿万年地质之谜

地球史的秘密守护者：锆石帮助科学家揭示亿万年地质之谜 锆石是一种几乎与地球本身一样古老的矿物，它是时间的记录者，也是了解许多地质现象（如氧化状态）的化学窗口。通过确定形成这些碎屑锆石的岩浆的氧化水平，科学家们能够推断出地壳到地幔循环、风化和超大陆循环的开始时间。来源：中国科学出版社锆石是一种几乎与地球本身一样古老的矿物，在岩浆（熔岩）冷却时结晶，可在岩浆岩中发现微量锆石。岩浆的形成构成了地球上的山脉。通过与水和大气的相互作用，山脉分解成沉积物。锆石坚固又稳定，耐风化和侵蚀，很少会消失在历史中，因此沉积物中的这种矿物（所谓的"碎屑锆石"）最能让人了解地球的过去。锆石富含铀（U-Pb 测定法），是时间的记录者，也是了解许多地质现象（如氧化态）的化学窗口。火成岩源锆石和沉积物源锆石的 ΔFMQ 移动平均值（未显示低于 10% 的比例）与超大陆汞齐化时间间隔。与沉积源相关的岩浆在大约600Ma的周期性中更为减少，并在26亿年时形成。来源：中国科学出版社研究小组采用了 Loucks 等人（2020 年）的一种新方法来确定花岗岩岩浆的氧化态，该方法利用锆石中 Ce、U 和 Ti 的比率来跟踪地壳岩浆在地球历史上的氧化态变化，该计算方法不需要知道离子电荷，也不需要确定结晶温度、压力或母体熔体成分。"以前的方法包括Ce/Ce*和Eu/Eu*氧压计，但每种方法都有与温度、压力、主岩化学成分变化或测量Ce/Ce*和Eu/Eu*异常所需的REE元素精度有关的局限性"。来自西澳大利亚的 Bob Loucks 说。这种改进的氧化仪能够更可靠地评估氧化状态的变化，现在可以从全球构造随时间变化的角度来解释氧化状态的变化。通过确定形成这些碎屑锆石的岩浆的氧化水平，科学家们能够推断出地壳到地幔循环、风化和超大陆循环的开始时间。关键的一点是，位于地球表面的岩石可以被带回到地幔深处（地表以下数百至数千公里处）。我们的数据表明，这种现象不仅发生在今天，而且可能已经持续了数十亿年。通过观察从地球早期、30 亿年前的锆石到今天形成的锆石，我们发现它们形成时的岩浆氧化还原状态。碎屑锆石的氧化态（以ΔFMQ表示）在大约35亿年前升高，随后在过去30亿年中平均ΔFMQ>0，这表明大洋岩石圈在最终形成的俯冲带中被回收回地幔。研究表明，氧化还原态的下限在 26 亿年前急剧下降，标志着界限分明的大陆的形成和大洋岩石被埋回地球深部地幔。此外，研究人员还发现了氧化还原模式的周期性：每隔 6 亿年左右，大陆就会聚集在一起形成超级大陆，如冈瓦纳大陆、罗迪尼亚大陆、努拉大陆和苏比利亚大陆。编译自:ScitechDaily ... PC版： 手机版：

科学家发现世界上最古老的森林化石 源自3.9亿年前

科学家发现世界上最古老的森林化石 源自3.9亿年前 在英格兰西南部发现的世界上最古老的森林化石可以追溯到 3.9 亿年前，这为我们了解泥盆纪早期的树木生命形式及其对地球地貌的影响提供了重要线索。这项开创性的研究强调了早期树木在稳定环境和塑造河流系统演变过程中的重要作用。菖蒲树森林。图片来源：Peter Giesen/Chris Berry这些化石是在布里斯托尔海峡南岸的米内黑德（Minehead）附近发现的，附近就是现在的布特林度假村（Butlin's holiday camp）。这些被称为菖蒲的树木化石乍一看很像棕榈树，但它们却是我们今天所熟悉的树木种类的"原型"。它们的树干不是实木的，而是细细的，中间是空心的。它们也没有叶子，树枝上覆盖着数以百计的树枝状结构。倒下的菖蒲原木化石。资料来源：Neil Davies这些树也比它们的后代矮得多：最大的树高在两米到四米之间。随着树木的生长，它们会脱落树枝，掉落大量的植被垃圾，这些垃圾为森林地面上的无脊椎动物提供了食物。地质意义科学家们以前曾认为英国海岸的这一地段并不包含重要的植物化石，但这一特殊化石的发现，除了其年代之外，还显示了数亿年前早期的树木是如何帮助塑造地貌、稳定河岸和海岸线的。该研究成果发表在《地质学会期刊》上。这片森林可以追溯到距今 4.19 亿年到 3.58 亿年前的泥盆纪，当时生命开始了向陆地的第一次大规模扩张：在泥盆纪末期，出现了第一批结籽植物，最早的陆地动物（主要是节肢动物）也已发展成熟。倒下的树干细节。资料来源：Chris Berry该研究的第一作者、剑桥大学地球科学系尼尔-戴维斯教授说："泥盆纪从根本上改变了地球上的生命。它还改变了水和陆地的相互作用方式，因为树木和其他植物通过根系帮助稳定沉积物，但人们对最早的森林知之甚少。"生态见解和研究方法研究人员发现的化石森林位于德文郡北部和萨默塞特郡西部海岸的杭曼砂岩层中。在泥盆纪时期，这一地区并不与英格兰其他地区相连，而是位于更南的地方，与德国和比利时的部分地区相连，在德国和比利时也发现了类似的泥盆纪化石。卡迪夫地球与环境科学学院的合著者克里斯托弗-贝里（Christopher Berry）博士说："当我第一次看到这些树干的照片时，我立刻就知道它们是什么了，这是基于我 30 年来在全球范围内对这类树木的研究。在离家如此之近的地方看到它们真是令人惊叹。但最有启发性的见解来自于第一次看到这些树在它们生长的位置上。这是我们第一次有机会直接观察这种最早类型森林的生态学，解读钙华树的生长环境，并评估它们对沉积系统的影响"。德文郡北部和萨默塞特郡西部海岸的杭曼砂岩层，这些化石就是在这里发现的。资料来源：尼尔-戴维斯实地考察是沿着英格兰海拔最高的悬崖进行的，其中一些悬崖只能乘船到达，考察结果表明，这种砂岩地层实际上富含泥盆纪时期的植物化石材料。研究人员在砂岩中发现了保存下来的植物化石和植物碎屑、树原木化石、树根痕迹以及沉积结构。在泥盆纪时期，该地点是一个半干旱的平原，从西北方的山脉流出的小河道纵横交错。戴维斯说："这是一片非常奇怪的森林与你今天看到的任何森林都不一样。这里没有任何灌木丛，草也还没有出现，但是这些密密麻麻的树木掉落了很多树枝，这对景观产生了很大的影响。"这一时期标志着密集的植物首次能够在陆地上生长，钙华树脱落的大量碎屑在沉积层中堆积起来。这些沉积物影响了河流在地形上的流向，这是河流的流向第一次受到这种影响。这些化石中包含的证据保留了地球发展过程中的一个关键阶段，即河流开始以一种与以往根本不同的方式运行，成为今天巨大的侵蚀力量。人们有时会认为英国的岩石已经被研究得够多了，但这表明，重新审视这些岩石可以获得重要的新发现。编译自:ScitechDaily ... PC版： 手机版：

科学家在月球上发现异常岩石

科学家在月球上发现异常岩石 现在，由明斯特大学的奥塔维亚诺-吕施博士领导的一个国际研究小组首次在月球表面发现了一米大小的异常岩石，这些岩石被尘埃覆盖，可能表现出独特的性质比如磁性异常。科学家们最重要的发现是，月球上只有极少数巨石上有一层具有非常特殊反射特性的尘埃。例如，这些新发现的巨石上的灰尘反射阳光的方式与之前已知的岩石不同。这些新发现有助于科学家了解月壳的形成和变化过程。研究结果发表在《地球物理研究-行星》杂志上。月球磁异常和反射特性众所周知，月球表面有磁性异常现象，特别是在一个叫做莱纳伽马的区域附近。然而，人们从未研究过岩石是否具有磁性的问题。行星学研究所的奥塔维亚诺-吕施（Ottaviano Rüsch）在归类这一发现时说："目前对月球磁性的了解非常有限，因此这些新岩石将揭示月球及其磁核的历史。""我们首次研究了尘埃与莱纳伽马地区岩石的相互作用，更准确地说，是这些岩石反射特性的变化。例如，我们可以推断出这些大岩石对阳光的反射程度和方向"。这些图像是由美国国家航空航天局（NASA）的绕月勘测轨道飞行器（Lunar Reconnaissance Orbiter）拍摄的。利用人工智能进行月球探测研究小组最初感兴趣的是裂开的岩石。他们首先利用人工智能在约一百万张图片中搜索破裂的岩石这些图片也是由月球勘测轨道器拍摄的。伯尔尼大学太空与宜居性中心的瓦伦丁-比克尔（Valentin Bickel）说："现代数据处理方法让我们能够对全球环境有全新的认识同时，我们也不断通过这种方式发现未知物体，比如我们在这项新研究中调查的异常岩石。搜索算法确定了大约 13 万块有趣的岩石，其中一半由科学家进行了仔细研究。""我们仅在一张图片上就认出了一块有明显暗区的巨石。这块岩石与其他岩石截然不同，因为与其他岩石相比，它向太阳散射的光线较少。我们怀疑这是由于特殊的尘埃结构造成的，比如尘埃的密度和粒度，"Ottaviano Rüsch 解释说。"通常情况下，月球尘埃多孔，会将大量光线反射回照明方向。然而，当尘埃被压实时，整体亮度通常会增加。多特蒙德工业大学的马塞尔-赫斯（Marcel Hess）补充说："观测到的被尘埃覆盖的岩石并非如此。这是一个引人入胜的发现然而，科学家们对这种尘埃及其与岩石的相互作用的了解仍处于早期阶段。在接下来的几周和几个月里，科学家们希望进一步研究导致尘埃与岩石相互作用以及形成特殊尘埃结构的过程。这些过程包括，例如，由于静电荷或太阳风与当地磁场的相互作用而导致尘埃上升。未来研究与月球探索除了其他许多国际无人太空任务外，美国国家航空航天局（NASA）还将在未来几年内向雷纳伽马地区派出一个自动漫游车，以寻找类似类型的带有特殊尘埃的巨石。即使这仍然是未来的梦想，但更好地了解尘埃的运动也有助于规划人类在月球上的定居点等。毕竟，我们从阿波罗宇航员的经验中知道，尘埃会带来许多问题，如污染居住地（如空间站）和技术设备。编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：

当地球变成冰川：科学家揭开7亿年前的气候之谜

当地球变成冰川：科学家揭开7亿年前的气候之谜 澳大利亚地质学家发现，加拿大的低火山二氧化碳排放量和岩石风化是 7 亿年前极端冰河时期背后的关键因素。他们的研究参考了南澳大利亚的板块构造模型和地质证据，揭示了地球的气候敏感性及其自然恒温机制，将地质气候变化的缓慢速度与人类活动驱动的快速变化进行了对比。资料来源：美国国家航空航天局该研究的主要作者、ARC未来研究员阿德里安娜-杜特凯维奇（Adriana Dutkiewicz）博士说："想象一下，地球几乎完全被冰雪覆盖。这就是大约7亿年前发生的事情；地球从两极到赤道被冰雪覆盖，气温骤降。然而，究竟是什么造成了这种情况，这一直是个悬而未决的问题。"澳大利亚弗林德斯山脉（Flinders Ranges）北部靠近阿卡鲁拉荒野保护区（Arkaroola Wilderness Sanctuary）的斯图特地层（Sturt Formation）冰川沉积物，距今约 7.17-664 亿年。研究第一作者、悉尼大学地球科学学院的 Adriana Dutkiewicz 博士指着厚厚的冰川沉积层。图片来源：Dietmar Müller 教授/悉尼大学"我们现在认为我们已经破解了这个谜团：历史上较低的火山二氧化碳排放量，得益于现在加拿大境内一大堆火山岩的风化；这是一个吸收大气二氧化碳的过程"。这个项目的灵感来自于这一时期古冰川留下的冰川碎屑，在南澳大利亚的弗林德斯山脉可以看到这些壮观的冰川碎屑。最近，由合著者之一、阿德莱德大学的艾伦-柯林斯教授（Alan Collins）率领，对山脉进行了一次地质实地考察，这促使研究小组利用悉尼大学的 EarthByte 计算机模型，对这一冰期的成因和持续时间之长进行了研究。7.17 亿年前到 6.6 亿年前，地球被冰雪覆盖这是一个长达 5700 万年的冰河时代。由 Adriana Dutkiewicz 博士和 Dietmar Müller 教授领导的悉尼大学地球科学家已经找到了可能的原因：大气中的火山二氧化碳含量达到了历史最低水平。这段视频显示了 8.5 亿年前到 5.4 亿年前大陆（灰色）和板块边界（橙色）的运动（雪花出现在"雪球地球"时期）。 图源：Ben Mather 和 Dietmar Müller/悉尼大学延长的冰河时期也被称为斯图尔特冰川期，是以 19 世纪欧洲殖民时期澳大利亚中部探险家查尔斯-斯图尔特的名字命名的，从 7.17 亿年前延续到 6.6 亿年前，这一时期远在恐龙和陆地上复杂植物生命出现之前。杜特凯维奇博士说："人们对这一极冰期的触发和结束提出了各种原因，但最神秘的是为什么它持续了5700万年这是我们人类难以想象的时间跨度"。研究小组回到板块构造模型，该模型显示了古代超大陆罗迪纳断裂后大陆和海洋盆地的演变过程。他们将其与一个计算机模型连接起来，该模型计算了大洋中脊沿线水下火山的二氧化碳脱气情况，大洋中脊是板块分叉和新洋壳诞生的地点。南澳大利亚弗林德斯山脉悉尼大学地球科学学院的 Adriana Dutkiewicz 博士。资料来源：悉尼大学他们很快意识到，斯图尔特冰期的开始正好与火山二氧化碳排放量的历史最低点相关。此外，在整个冰河时期，二氧化碳的外流量都保持在相对较低的水平。杜特凯维奇博士说："此时，地球上还没有多细胞动物或陆地植物。大气中的温室气体浓度几乎完全由火山排出的二氧化碳和硅酸盐岩风化过程决定，而风化过程会消耗二氧化碳。"合著者之一、悉尼大学的迪特玛-穆勒（Dietmar Müller）教授说："地质学在这一时期主宰着气候。我们认为斯图尔特冰期的到来是双重打击的结果：板块构造重组使火山脱气降到最低，同时加拿大的大陆火山区开始侵蚀，消耗大气中的二氧化碳。"弗林德斯山脉阿卡鲁拉荒野保护区方向的景色，约 7.17-664 亿年前斯图尔特冰川作用形成的斯图尔特地层冰川沉积物在照片左侧中间形成了一个突出的山脊。图片来源：Dietmar Müller 教授/悉尼大学"其结果是，大气中的二氧化碳下降到冰川期开始时的水平我们估计低于百万分之 200，不到今天水平的一半"。研究小组的工作提出了有关地球长远未来的有趣问题。最近的一个理论提出，在未来的2.5亿年里，地球将向Pangea Ultima演化，这是一个超级大陆，温度很高，哺乳动物可能会灭绝。然而，随着大陆碰撞的加剧和板块速度的减缓，地球目前也正处于火山二氧化碳排放量降低的轨迹上。因此，也许"潘吉亚终极"会再次变成雪球。Dutkiewicz 博士说："无论未来会发生什么，重要的是要注意，这里研究的地质气候变化发生得极其缓慢。据美国国家航空航天局（NASA）称，人类引起的气候变化的速度比我们以前看到的要快 10 倍。"编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：