地球板块构造最近经历了根本性变化的新证据

在太阳系的行星中，地球确实是独一无二的。它拥有广阔的海洋和丰富的生命。但地球也很独特，因为它是唯一具有板块构造的行星，板块构造塑造了地球的地质、气候，并可能影响生命的进化。

板块构造学描述了地球表面构造板块的运动和相互作用。这种运动是由地幔非常缓慢的蠕动运动(称为对流)驱动的，它将热量从内部带到地球表面。

研究人员认为，45亿年前地球形成后不久，地幔中的对流就开始于整个地幔的规模。因此，当板块在地球表面碰撞时，其中一个板块会屈服并沉入炽热的地幔中，最终进入地球金属核心顶部的一种板块墓地。

然而，哥本哈根大学在《自然》杂志上发表的一项新研究表明，这种板块构造风格可能是地球地质历史的一个较新的特征。

哥本哈根大学前助理教授邓正斌表示：“我们的新结果表明，在地球历史的大部分时间里，地幔中的对流分为两个不同的层，即彼此隔离的上地幔区域和下地幔区域。”这项新研究的第一作者。

上地幔和下地幔之间的过渡发生在地球表面以下约 660 公里处。在这个深度，某些矿物会发生相变。邓和他的同事认为，这种相变可能是上地幔和下地幔区域基本上保持孤立的原因。

“我们的研究结果表明，在过去，俯冲板块在地幔中的循环和混合仅限于上地幔，那里有强对流。这与我们今天认为的板块构造运作方式非常不同，在上地幔中俯冲板块下沉到较低的位置。地幔，”副教授马丁席勒说，他也是这项新研究的幕后黑手。

为了得出结论，科学家们开发了一种新方法，可以对各种岩石中钛元素的同位素组成进行超高精度测量。同位素是相同元素的不同版本，但质量略有不同。当地球上形成地壳时，钛的同位素组成会发生变化。

这使得钛同位素有助于追踪地壳等表面物质在地质时期如何在地幔中循环。利用这项新技术，他们确定了早在 38 亿年前形成的地幔岩石一直到现代熔岩的成分。

保存在地球深处的原始汤?

如果像新研究中假设的那样，构造板块的循环和混合仅限于上地幔，则意味着下地幔可能含有未受干扰的原始物质。原始地幔的概念是指自地球形成早期(约45亿年前)以来一直保持相对不变和保存的地幔物质库。

地球深处存在原始储层的想法并不新鲜，并且是根据现代深层火山熔岩中捕获的稀有气体的同位素组成提出的。然而，这些数据的解释是不明确的，一些人认为这种同位素信号来自地核而不是地幔深处。由于钛并不存在于地核中，因此它为这一长期争论提供了新的视角。

“我们新的钛同位素数据可以可靠地识别哪些现代深层火山采样了地球的原始地幔。这是令人兴奋的，因为它为了解我们星球的原始成分提供了一个时间窗口，可能使我们能够确定地球挥发物的来源，而这些挥发物是至关重要的参与这项研究的马丁·比扎罗教授总结道。

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