同位素 PNAS：金伯利巖揭示早期地球分異的殘留地幔儲(chǔ)存在核幔邊界的LLSVPs( 二 )
文章插圖
為了讓地球早期形成的EDR虧損地幔不發(fā)生去氣作用而保存高3He/4He的特征，該儲(chǔ)庫就必須不受后期地幔對(duì)流的影響，位于核幔邊界長(zhǎng)期保持穩(wěn)定的LLSVPs是理想地區(qū)。這也和大部分形成金伯利巖和OIB的地幔柱起源于LLSVPs的假設(shè)相符。然而，并不是所有的金伯利巖都和LLSVPs有關(guān)，金伯利巖的地球化學(xué)性質(zhì)是否和LLSVPs的地理位置有關(guān)也仍不確定。由于自270Ma以來LLSVPs的位置保持相對(duì)穩(wěn)定，作者通過梳理270Ma以來的金伯利巖和超鎂鐵質(zhì)煌斑巖的產(chǎn)出位置來探明具有PREMA成分特征的金伯利巖與LLSVPs在空間上的關(guān)聯(lián)性。結(jié)果顯示具有PREMA成分特征的金伯利巖和LLSVPs在空間上可以較好的匹配，而沒有PREMA成分特征的金伯利巖則與LLSVPs缺乏空間上的聯(lián)系（圖3）。鑒于金伯利巖至少從20億年前就在地球上出現(xiàn)，說明其源區(qū)，即PREMA地幔儲(chǔ)庫，可能長(zhǎng)期以來就被儲(chǔ)存在核幔邊界的LLSVPs中，且并未顯著遭受地幔對(duì)流和俯沖作用的影響。
文章插圖
地球的形成和圈層分異是地球科學(xué)領(lǐng)域的重要研究?jī)?nèi)容。該成果通過OIB及金伯利巖的同位素組成，聚焦地球深部地幔圈層，為地球早期的組成和演化提供了重要約束。根據(jù)該研究成果，金伯利巖和部分OIB起源于相同的地幔源區(qū)PREMA，代表了地球在形成后很快遭受熔體抽取后的殘留（EDR）。這可以解釋OIB中原始的惰性氣體同位素組成和指示長(zhǎng)期虧損的Nd-Hf同位素組成之間的悖論。此外，近270Ma以來的金伯利巖和LLSVPs在地理上的關(guān)聯(lián)指示PREMA可能儲(chǔ)存在LLSVPs中，從而反過來推測(cè)LLSVPs可能在地球早期就已經(jīng)形成且穩(wěn)定保存至今。后續(xù)還需要對(duì)古元古代和古生代的堿性超鎂鐵質(zhì)巖漿巖進(jìn)行研究，來豐富金伯利巖和超鎂鐵質(zhì)煌斑巖的同位素記錄，從而加深對(duì)地球早期演化進(jìn)程中深部地幔演化的認(rèn)識(shí)。金伯利巖也為早期地球分異提供了寶貴的線索，對(duì)其開展惰性氣體和滅絕同位素體系（182W、142Nd）的研究可極大推進(jìn)地幔動(dòng)力學(xué)的進(jìn)展。
文章插圖
主要參考文獻(xiàn)
文章插圖
推薦閱讀
- 同位素 科學(xué)家揭秘：為何月球表面鎢-182同位素異于地球
- 同位素 發(fā)現(xiàn)遠(yuǎn)古中子星碰撞？還給太陽系帶來了大量黃金？
- PNAS：W同位素制約地球早期地幔對(duì)流模式
- 深海探秘，用放射性同位素，解開超新星爆炸之謎
- 同位素 月球形成撞擊理論得到有力推動(dòng)