4锆石
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在澳洲Pilbara克拉通的Pilgangoora带,Carlindi花岗闪长岩成为Warrawoona群的基础,Cooterunah群和Warrawoona群侵蚀不整合(?)。
证明了在3.47Ga以前陆壳的突然产生(emergent continental crust)。
这个不整合两边的玄武岩非常相似,地质学和地球化学的证据表明Coonterunah和Warrawoona群都喷发到陆地基底上,并且玄武岩吸收了百分之25的地壳物质。
地球化学模型证明地幔的玄武岩的来源和现在的地幔一样存在不相容元素的衰竭。
因此,早期的Pilbara克拉通的发展记录了衰竭的地幔和前3.5Ga的陆地基底的互相作用。
由于在Pilbara很少发现前3.52Ga的岩石遗骸,可能是前3.5Ga的大陆基底已经大部分循环完了。
这证明在太古代陆地物质的循环是个非常重要的过程,并且说明许多对早期太古代的陆地生长速率的估计是太低的。
这个证据和稳态地壳的演化模型是大部分一致的,很大体积的陆壳从早期地球历史的地幔中提取出来,然后效率很高地再次循环。
由于有限的前3.0Ga地形的露头,解决早期地球的过程受到了阻碍。
已知最古老的岩石是4.03Ga的Acasta麻片石(Bowring和Williams,1999),在行星吸积后超过500个百万年没有已知的陆地岩石。
小于4.82Ga的碎锆石填补了这个早期岩石的空白,但是总体结论是很难做到从这些细小的残骸中提取的。
并且,所有已知的前3.5Ga的地形强烈地变形和高度变质,使得很难做出说明。
因此,地球历史上的第一个十亿年期间控制地球演化过程很少得到解决(constrained)
在这种条件下,有两个主要的模型可以说明陆壳从地幔分化的时期(时间,timing)。
根据这些,现在陆壳体积在地球历史上要么随着后来的稳态循环很早形成,要么通过快速增长期间的推动很慢地生长,这期间很少有循环。
换句话说,目前的陆壳分布的年龄很少记录它保留的东西(its preservation),因此说明只有陆地的岩石圈足够大和足够厚来抵抗地球的动态过程?或者它证明(document)陆地从逐步减少的地幔中逐渐提取,因此反映陆地生长的年龄谱?解决这些问题对于理解行星的分化是关键性的
两种早期行星地壳被提出,一种主要的地壳由于淤积的热形成,例如~~~~~~~~
大概在35亿年以前,Pilbara和Kaapvaal克拉通开始组合,保留了已知的最老的低级盖层岩石。
在缓慢增长的模型中,在地质记录中这两块地壳的外观表明陆地生长的最开始期间的一个。
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Buick et al指明在Pilbara克拉通地壳的演化开始于玄武岩占主要的Coonterunah群,后来花岗岩侵入其中,形成了一个上浮的突然地陆地地基(emergent continental basement)。
这个陆地地基后来被侵蚀和被进一步的玄武岩爆发不整合地覆盖。
本文讨论这些玄武岩的成因和组成,其中包含了很强劲的古老陆壳的证据。
由于非常少的这样的老的陆基被保留下来,曾经一定有足够的循环。
这说明排除有意义的循环的地壳生长模型可能低估了太古代早期的陆壳的体积。
讨论:
在3.52到3.45Ga之间,原Pilbara是一个活火山区,并且在大多数绿岩带通常是双峰火山活动,大量的花岗岩类侵蚀。
在显生宙时期,这和一个汇聚的边缘环境是一致的,但是还不清楚地球历史上的第一个十亿年期间在现在模式下的板块构造的运作。
然而,假设现在的地质构造学可以应用于3.5Ga的岩石,一些可能的构造环境可能被排除。
在Pilgangoora带,花岗岩喷发到陆基上面,这样就排除了青少年期火山弧系统,海洋变形或者洋底环境,所有的(invoked)在其他太古代绿岩带构造模型。
另外,局部变形和在Pilgangoora带的构造联系的缺乏和外来块体的添加是不一致的,排除了蛇绿岩的仰冲。
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地壳演化缓慢增长模型预测到3.5Ga只有很少的现在的陆地体积的部分从地幔中提取。
根据这个模型,早期太古代陆壳和现在的陆壳相比,在总的面积上曾经一定是要么更薄,要么更小。
这些保留的岩石记录好像支持这些观点,因为只有百分之0.5的目前陆地面积年龄大于3Ga。
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另外一个模型,地壳演化的稳态模型预测大体积的陆壳的确在3.5Ga前形成。
并且少量的前3.5Ga的岩石反映循环。
Pilgangoora的玄武岩保存了强劲的地球化学的前3.5Ga的陆壳证据。
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显然, 宣称前3.5Ga的陆基代表现在大陆体积的一个有意义的部分的是不够成熟的。
然而,这些陆基证据在早期太古代存在,并且现在没有了。
证明了,存在有效地很早的地壳循环和目前的陆壳的分布是原来保留部分的产物并且正在循环。
这可以支持有早期大量陆壳体积形成的模型。