古代晶体揭示，地球板块构造比我们想象的早数亿年爆发

显示地球及其核心各层的插图。（图片来源：Rost-9D/盖蒂图片社）

（蜘蛛网eeook.com）据美国生活科学网站（Stephanie Pappas）：新的研究发现，导致地震、山脉和大陆分裂的板块构造可能始于地球的婴儿期，比许多科学家之前认为的要早得多。

这项新的研究表明，板块构造始于40多亿年前，也就是45亿年前行星形成后不久。在这个被称为冥古宙的时代，地球是新鲜的，滚烫的，氨和甲烷的大气层充满了足够的水，最终凝结成一个全球性的海洋。在此期间，地球冷却到足以形成坚固的外壳。

今天，地壳是由构造板块的研磨运动形成的，这些板块位于下面更温暖、更具流动性的地幔上。但没有人确切知道这种板块构造的排列是什么时候开始的。此前，研究人员认为它始于冥古宙，几乎是在地壳冷却的时候。其他人认为板块构造始于大约32亿年前，当时地球化学揭示了地壳组成的一些关键变化。其他人则认为，这种现象是最近才出现的，在过去的几十亿年里演变成了现代形式。

科学家们一直在努力确定板块构造的确切开始时间，因为没有超过40亿年的幸存岩石，因此进入冥古宙的唯一直接窗口来自被称为锆石的微小而坚硬的晶体，其中最古老的晶体可以追溯到44亿年前。其中一个子集，即S型锆石，可以揭示板块构造的存在。这些特殊的锆石是在陆地沉积岩中形成的晶体，然后被构造推入地幔，并在变质花岗岩中再次出现。

问题是，S型锆石不容易通过一个单一的特征来识别，而是通过一整套微量矿物来识别。

在7月8日发表在《美国国家科学院院院刊》上的这项新研究中，研究人员使用了一种机器学习模型来简化这项任务。科学家们首先输入了300个已知来源的锆石的模型数据，然后测试了该模型确定另外74个锆石是否为s型的能力。通过训练该模型来区分锆石类型，研究小组接下来将其应用于澳大利亚杰克山的971颗新锆石，那里发现了地球上大多数最古老的锆石。

结果表明，Jack Hills锆石中35%为S型。其中一些可以追溯到42亿年前，这表明板块构造在冥古宙期间将岩石从地壳移动到地幔，然后再移动回来。

这项研究并不是第一个暗示非常古老的构造运动的研究。2023年的一项高温熔融岩石的实验表明，最古老的大陆地壳是由俯冲形成的，俯冲是一个构造板块俯冲到另一个板块之下的过程。一些研究甚至表明，在冥古宙时期可能存在早期大陆。

但这项新研究可能无法调和所有的争议。布里斯托尔大学的地球化学家Chris Hawkesworth没有参与这项新研究，他告诉《科学杂志》，板块构造之外的其他力量，如巨大的流星撞击，也可能在地球早期在地壳和地幔之间移动岩石。