MagLab地球化学家解决了地球消失的外壳之谜–普遍存在的理论相互矛盾

科学家检查了沿全球山脊采集的数百个样品，这些样品中含有不同数量的回收古海洋地壳。脊的“枯竭”部分接收到的回收皮少于“正常”量，而“富集”部分接收的回收皮则占较大比例。

谢天谢地地壳：毕竟，这是我们星球上最坚固的最外层，支撑着它上面的所有东西。

但是，在该层之下发生的许多事情仍然是一个谜，包括消失回地球的地壳部分的命运。现在，总部位于佛罗里达州立大学的国家高磁场实验室的一组地球化学家发现了这些岩石藏在哪里的关键线索。

研究人员提供了新的证据，尽管大多数地壳是相对较新的，但实际上只有一小部分是由很久以前沉入地幔中，然后又浮出水面的古老块组成的。他们还基于“回收的”地壳的数量发现，自45亿年前形成以来，该行星一直在不断搅动地壳，这与现行理论相矛盾。

Munir Humayun，美国国家高磁场实验室的地球化学家，佛罗里达州立大学地球，海洋和大气科学系的地质学教授。

他们的研究发表在《科学进展》杂志上。

“就像鲑鱼回到产卵场一样，一些大洋地壳又回到了繁殖地，即新鲜地壳诞生的火山脊，” MagLab地球化学家，佛罗里达州地球，海洋和大气系教授穆尼尔·胡马云（Munir Humayun）说。科学（EOAS）。“我们使用一种新技术来证明该过程实质上是一个闭合回路，并且回收的地壳沿山脊不均匀地分布。”

除Humayun之外，研究团队还包括论文的主要作者MagLab博士后研究员杨树英，MagLab地球化学组总监兼EOAS主席Vincent Salters。

当地幔岩石沿着海底火山脊在构造板块之间的裂隙附近融化，形成玄武岩时，便形成了地球的大洋地壳。制作新地壳时，它将旧地壳从山脊推向大陆，就像一条超慢的输送带。最终，它到达被称为俯冲带的区域，在那里它被迫压在另一个板块之下，并被吞没回地球。

长期以来，科学家一直对被重新吸收到地幔高温高压环境中的俯冲地壳会发生什么做出理论。它可能更深地沉入地幔中并在那里定居，或者以羽状上升回到地面，或在地幔中旋转，就像一团巧克力通过黄色大理石蛋糕一样。其中一些“巧克力”最终可能会升起，在大洋中脊处重新融化，并形成新的岩石，以进行另一百万年的海底航行。

这一新证据支持“大理石蛋糕”理论。

科学家已经看到了支持该理论的线索。从洋中脊收集的一些玄武岩，称为富集玄武岩，某些元素的比例较高，这些元素倾向于从地幔渗入形成玄武岩的熔体中。另一些被称为贫化玄武岩，则含量要低得多。

为了进一步揭示地壳消失的奥秘，研究小组化学分析了从30个海岭地区收集的500份玄武岩样品。一些被充实，一些被耗尽，有些介于两者之间。

研究小组很早就发现，在回收的地壳熔体中锗和硅的相对含量要比在融化的地幔岩石中出现的“原始”玄武岩中的含量低。因此，他们开发了一种新技术，利用该比率为俯冲的地壳识别出独特的化学指纹。

他们设计了一种使用MagLab质谱仪测量该比率的精确方法。然后，他们对数字进行了计算，以了解这些比率在所采样的30个区域之间有何不同，期望看到可以揭示其起源的变化。

杨淑英，国家高磁场实验室地球化学博士后。

起初，分析没有发现任何值得注意的地方。令人担忧的是，当时的博士生杨向她的顾问咨询。胡马云建议从更广泛的角度看待这个问题：与其比较不同地区的玄武岩，不如比较富裕和枯竭的玄武岩。

在快速重新获得数据后，Yang激动地看到这些玄武岩组之间的明显差异。

该论文的主要作者杨回忆说：“我非常高兴。”“我想，‘我将能够毕业！”

研究小组在他们采样的所有区域中都检测到了降低的富硅玄武岩中锗硅比（可回收地壳的化学指纹图样），表明其在整个地幔中呈大理石蛋糕状散布。本质上，他们解决了消失的外壳的奥秘。

胡马云说，这是错过森林以换取树木的教训。

他说：“有时候您看得太近了，鼻子在数据中，看不到这些模式。”“然后你退后一步，‘哇！”

深入研究他们发现的模式，科学家发现了更多的秘密。根据在全球中洋海脊上发现的富集玄武岩的数量，研究小组能够计算出地球地幔的约5％至6％是由可回收的地壳构成的，这为地球作为地壳工厂的历史提供了新的线索。科学家们知道地球每年以几英寸的速度发动地壳。但是，它在整个历史过程中是否始终如一？

Humayun说，他们的分析表明：“地壳形成的速率与目前的水平没有根本不同，这不是任何人所期望的。”

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参考：杨淑英，穆尼尔·胡马云和文森特·S·索尔特斯于2020年6月26日发表在《科学进展》杂志上的“中洋海脊玄武岩（MORBs）的生成对可回收地壳数量的基本限制”。
10.1126 / sciadv.aba2923

MagLab由美国国家科学基金会和佛罗里达州资助。它的总部设在佛罗里达州立大学，并在佛罗里达大学和洛斯阿拉莫斯国家实验室设有其他分支机构。