地核和地幔:一场持续了数十亿年的物质交换( 三 )

但是,检测钨的同位素变化是一项极其艰难的挑战,因为钨-182与钨-184比值的变化量级为百万分之几,而且岩石中钨的浓度只有亿分之几。全世界能进行这种分析的实验室不超过5个。

泄露的证据

新的研究表明,在地球的一生中,地幔中的钨-182与钨-184的比值发生了显著的变化。在地球上最古老的岩石中,钨-182与钨-184的比值远高于现代地球上的大多数岩石。地幔中钨-182与钨-184的比值变化表明,地核中的钨长期泄漏到地幔中。

有趣的是,在地球上跨越了18亿年时间的最古老的火山岩中,地幔中的钨的同位素并没有发生显著变化。这表明从43亿年前到27亿年前,很少甚至几乎没有物质从地核中转移到了上地幔。但在随后的25亿年里,地幔中钨的同位素组成便发生了明显的变化。研究人员推断,在太古宙末期,板块构造发生了变化,从大约26亿年前开始,触发了地幔中足够大的对流气流,因而改变了所有现代岩石中的钨同位素。

为什么会泄漏?

如果地幔柱是从地核与地幔的边界上升到地幔表面的,那么由此推断,地球表面的物质也必然会沉降到深部地幔中。我们用俯冲作用来描述地球表面的岩石进入到地幔,作为板块构造的一个组成部分,这个过程会将地表的富氧物质带入深部地幔之中。

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