当前位置：在太阳系中，花岗质陆壳是地球这一行星所独有的，其构成和演化也一直是地球科学研讨中的重要问题，尤其在前期陆壳的成因问题上仍有许多争议。地球开始的陆壳主要是由英云闪长岩岩石是亏本重稀土而富集轻稀土的钠质花岗岩，通常被以为来源于水化玄武岩的部分熔融。但是，关于其构成的结构环境却议论纷纷，如爬升板片、洋底高原底部洋壳和会聚板块边际加厚洋壳等，这阻止了对前期地球陆壳构成和成长机制的进一步知道，因而有必要深化探究
针对这一问题，南京大学要害地球物质循环与成矿全国重点实验室王孝磊教授团队使用K安稳同位素这一新式的地球化学示踪东西，对南非卡普瓦尔克拉通内巴伯顿绿岩-花岗质杂岩带35亿年前的TTG和绿岩（图1）进行地球化学研讨。依据效果得出，这些由大洋玄武岩蜕变而成的古邃古代绿岩具有不均一的K同位素组成，改动规模为‒0.69 ± 0.07‰至‒0.32 ± 0.05‰，超出了现代洋中脊玄武岩的规模‒0.6‰至‒0.3‰（图2），这一特征与如今遭到海水热液蚀变的洋壳（AOC）相似。绿岩样品的K含量相对富集程度以K/Nb比值标明（图2），与其全岩δ41K值出现明显的负相关性，而两头别离反映了低温蚀变（ 150 ℃）所导致的K富集和δ41K负漂以及高温蚀变（ 400 ℃）所导致的K亏本和δ41K正漂（图2）。
图1.研讨区地质图与采样地址。（a）南非卡普瓦尔克拉通；（b）卡普瓦尔克拉通东部部分地区地质图；（c）部分巴伯顿绿岩-花岗质杂岩带地质图。
图2.古邃古代绿岩样品δ41K与K/Nb投图。紫色十字为新鲜洋中脊玄武岩，蓝色实心区域为现代海水，蓝色暗影区域为邃古宙海水估测值，绿域为现代高温或低温蚀变洋壳。箭头别离指向邃古宙高温或低温蚀变洋壳。
别的，阅历不一样的温度海水热液蚀变的洋壳将具有不一样的O同位素组成：低温蚀变洋壳δ18O高于地幔值（5.3 ± 0.3‰，1σ），而高温蚀变洋壳挨近或低于地幔值。这些O同位素与K同位素改动之间的差异即便阅历岩浆进程也不或许会遭到改动，正如在TTG样品中所观察到的两个端元，别离记录了高温蚀变洋壳和低温蚀变洋壳的信号（图3）。这标明，两种海水热液蚀变的玄武岩或许是TTG的重要源区。要想一起构成具有不一样K-O同位素组成的TTG，需求两种蚀变洋壳一起存在，而这一景象只要几率存在于相似现代洋中脊的当地。在那里，低温文高温蚀变在一起在浅部和深部别离产生，产生低δ41K高δ18O的低温蚀变洋壳和高δ41K低δ18O的高温蚀变洋壳。
图3.古邃古代TTG样品δ41K与锆石O同位素投图。绿色十字为地幔值，箭头别离指向高温或低温蚀变洋壳源区。
在邃古宙前期，岩石圈张裂将导致在离散板块边际构成高温裂谷，以及在会聚板块边际构成“暖”爬升或“硬”磕碰，其关于从海底扩张到板块磕碰或爬升的结构转化或许是至关重要的。无论是“暖”爬升仍是“硬”磕碰，都能够将产生自离散板块边际的高/低温蚀变洋壳传送到会聚板块边际的地壳深部，使其作为TTG的岩浆源区。这一景象反映了邃古宙时期的“威尔逊旋回”，并能够被分为三个阶段（图4）：（1）在离散板块边际，由洋中脊构成的玄武质洋壳阅历海水热液的低温文高温蚀变；（2）蚀变洋壳随海底扩张迁移到会聚板块边际，在那里与相同遭到海水热液蚀变的另一洋壳产生磕碰而加厚；（3）跟着会聚板块边际的陈化，岩石圈地幔产生拆沉，诱发软流圈地幔上涌然后加热上覆加厚洋壳，使其产生部分熔融构成TTG岩浆。这个三阶段模型契合现在关于邃古宙板块性质的根本知道：（1）因为地球前期地幔温度比较高，离散板块边际处能够因海底扩张而产生相对较厚的洋壳；（2）邃古宙板块具有更强的耐性，在会聚板块边际或许既产生“暖”爬升而引起岛弧岩浆效果，也能够产生“硬”磕碰导致镁铁质地壳进一步加厚。因而，该模型关于知道邃古宙时期的陆壳构成与演化具有极端重大意义。
图4.古邃古代TTG结构来源示意图，详见文中。下方图示洋壳的分层结构，从上至下依次为玄武岩、席状岩墙和辉长岩；左、右、下轴别离为K含量、δ18O和δ41K；赤色五角星代表未受蚀变改造区域，箭头别离指向富K低δ41K高δ18O的浅部低温蚀变洋壳和相反的贫K高δ41K低δ18O的深部高温蚀变洋壳。
该研讨经过K同位素提醒了古邃古代陆壳TTG岩石与洋壳玄武质岩石之间在地球化学成分上的承继和开展联系，标明其时存在着不同性质的海水热液蚀变的玄武质洋壳，为陆壳TTG岩浆供给了源区储藏，而海水热液蚀变是TTG岩浆源区水化的根本原因。这些洋壳蚀变岩石在会聚板块边际不只加厚并且熔融，记录了古邃古代时期地球表面板块的侧向运动、磕碰加厚和拆沉减薄进程，描绘了一种三阶段进程的前期威尔逊旋回款式，并为前期陆壳的构成供给了一种或许的机制。
上述效果近来以“Potassium isotope evidence for origin of Archean TTG rocks from seawater-hydrothermally altered oceanic crust”为题在线发表于世界地球科学期刊《Geochemistry, Geophysics, Geosystems》上，南京大学地球科学与工程学院王孝磊教授和李伟强教授一起辅导的博士研讨生熊定一为论文的榜首作者，王孝磊教授为通讯作者，本作业也是将金属安稳同位素使用于前期大陆演化研讨的一个测验。论文作者还包含中国科学技术大学的郑永飞院士、南非金山大学的Carl R. Anhaeusser教授、南非约翰内斯堡大学的Axel Hofmann教授，以及南京大学地球科学与工程学院的王迪博士（现在河海大学作业）和李军勇博士。
本研讨得到了国家自然科学基金（42025202）、中心高校根本科研基金（）和要害地球物质循环前沿科学中心的联合赞助，论文作者对Alfred Kröner教授在野外的帮忙和对安诗超博士和穆军在剖析测验上的辅导标明衷心感谢。
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