地球化学研究将古代斜长岩与早期地球热俯冲联系起来 _地球

露头和薄片中的斜长石和淡色辉长岩。（A） Marcy露头（Wolfjaw Mountain）在斜长岩（Anorth）中有一个浅色辉长岩块（Leuco），表明多代堆积岩泥聚结形成了深成岩体。（B） Marcy斜长岩（Woolen Mill地区）中大小约为1米的斜方辉石巨晶团。（C）薄片中的斜辉石巨晶，显示出溶的斜长石（样品98MA1A，交叉极）。（D）薄片状粗马西斜长石（样品14AD9A，交叉极）。（E）莫兰辉长岩斜长岩中的辉石（Pyx）和斜长石（Plag）（样品95MR115，交叉极）。图片来源：Science Advances （2024）。DOI： 10.1126/sciadv.adn3976
据莱斯大学（Marcy de Luna）：一组研究人员在理解地块型斜长岩的形成方面取得了长足的进步，这些神秘的岩石只在地球历史的中期形成。这些富含斜长石的火成岩地层可以覆盖42000平方公里的面积，并拥有钛矿床，由于对其起源的相互矛盾的理论，几十年来一直困扰着科学家。
8月14日发表在《科学进展》上的一项新研究强调了地球不断演化的地幔和地壳与在整个历史上塑造地球的构造力之间的复杂联系。它还提供了探索板块构造何时开始、俯冲动力学如何在数十亿年前运作以及地壳演化的新方法。
由Rice的Duncan Keller和Cin Ty Lee领导的研究小组研究了块状斜长岩，以测试形成它们的岩浆的想法。这项研究集中在Marcy和Morin斜长岩上，这是北美格伦维尔造山带的经典例子，大约有11亿年的历史。
通过分析岩石中硼、氧、钕和锶的同位素以及进行岩石成因建模，研究人员发现，形成这些斜长岩的岩浆富含来自低温海水蚀变的海洋地壳的熔体。他们还发现了与深海蛇纹岩等其他俯冲带岩石相对应的同位素特征。
“我们的研究表明，这些巨大的斜长岩可能起源于会聚大陆边缘下俯冲的海洋地壳的广泛融化，”聪明行星博士后研究助理、地球、环境和行星科学以及该研究的主要作者凯勒说。“由于地幔在过去更热，这一过程将地块型斜长岩的形成与地球的热和构造演化直接联系起来。”
这项研究将经典方法与硼同位素分析在地块型斜长岩中的新应用相结合，表明这些岩石是在数十亿年前可能普遍存在的非常热的俯冲过程中形成的。
由于今天地球上没有形成块状斜长岩，将这些岩石与早期地球上非常热的俯冲联系起来的新证据为理解这些岩石如何记录我们星球的物理演化开辟了新的跨学科方法。
“这项研究推进了我们对古代岩层的理解，并阐明了对地球构造和热历史的更广泛影响，”Lee说，他是Harry Carothers Wiess地质学教授，地球、环境和行星科学教授，也是该研究的合著者。
该研究的其他合著者包括高露洁大学地球与环境地球科学系的William Peck；伍兹霍尔海洋研究所地质与地球物理系的Brian Monteleone；美国自然历史博物馆地球与行星科学系的Céline Martin；华盛顿州立大学环境学院的Jeffrey Vervoort；哥伦比亚大学拉蒙特-多尔蒂地球观测站的Louise Bolge 。