墨尔本留学精彩故事 | 探索地球深远的秘密

岩石是世界上大多数钻石矿床的来源，这使我们对地球的形成有了更深入的了解。我们的星球大约在45.4亿年前形成，但几乎没有这个古老世界的迹象-只是加拿大西北部的一小块岩石露头，其历史可以追溯到40.3亿年，而来自澳大利亚西部的锆石矿的微小晶体大约存在43亿年。我们赖以生存的绝大多数薄皮都还年轻。缺乏保存的较旧材料是我们这个充满活力的星球的结果。

构造板块的不断冲撞形成并破坏了岩石，而水文循环的作用（降雨，河流，冰川，海洋）往往会侵蚀并重新分配其成分。然而，数十年来，科学家一直假设地球内部深处存在一些区域，其中包含自该行星形成以来未曾接触过的物质。这些原始物质的域是古代事件的遗留物，该事件使我们的地球核心与构成地球大部分地壳和地幔的硅酸盐成分分离。

现在，墨尔本大学的新研究正在使用金伯利岩（火成岩）阐明这一难题。这些不寻常的岩浆是我们最珍贵的商品之一-钻石的主要来源。它们是我们知道的唯一来自地球深部地幔的火山岩沉积物，它们为我们的星球形成提供了令人着迷的一瞥。尽管我们已尽了最大努力，但有关地球内部深处的假设仍未得到充分检验。我们可以使用涉及地震波传输的地球物理技术来创建地球内部的图像，但是确定深层地球的组成是一项艰巨的任务。

很少提供样品给我们进行分析，而且我们没有钻入地幔的技术可以从源头上找到这种材料。俄罗斯西北部的可拉超级深孔是有史以来最深的钻孔，深度超过12公里。尽管听起来可能很深，但距离该地区地壳的距离还不到三分之一。实际上，我们将需要在下地幔中进一步挖掘500多公里，才能找到原始物质。

我们关于地球内部组成的许多想法实际上来自陨石。我们相信，它们来自灾难性的碰撞，这些碰撞从与地球相似形成的早期太阳系行星深处释放了物质。但是，很少有爆发事件将诸如金伯利岩等物质从地球深处带到地表。金伯利岩喷发从未见过，因为大多数金伯利岩形成于数百万至数十亿年前。

但是，我们从它们的质地和挥发性丰富的性质知道，这些喷发一定是非常剧烈的，它们以极快的速度穿越地球的地幔，并在其经过时对其周围环境进行采样。一小部分钻石带有微小的其他矿物内含物，这些内含物只有在高压下才能稳定，这清楚地证明了它们的形成发生在800公里的深度。因此，金伯利岩是我们知道的唯一来自地球深部地幔的火山岩。

在我们与墨尔本大学研究人员David Phillips教授，Andrea Giuliani博士和Roland Maas 博士，艾伯塔大学的 Graham Pearson教授以及Durham大学的 Geoff Nowell博士的研究中，我们测量了25亿年以上爆发的金伯利岩的成分地球历史；13个金伯利岩领域的数据采集和样品全球，涵盖除南极洲外的各大洲。使用敏感的放射性同位素示踪剂，我们可以绘制其地幔源随时间的演变图。

我们的结果表明，大约在2亿年前，地球上喷发的所有金伯利岩都可能来自一个单一的原始储层，而原始储层是在地球核心形成后不久形成的。然后，大约2亿年前，这个水库似乎已被破坏。这可能是由于在超大陆Pangea边缘建立了广阔的俯冲带，而Pangea是在我们现在拥有的七个大陆之前的单一大陆。

在这里，构造板块之间的碰撞迫使年轻的洋壳向下进入超大陆下方，并返回到地球更深的地幔中。该物质可能导致原始储层的污染。这些观察结果为我们提供了最好的证据，表明地球地幔中存在着一个原始储层，这是过去四十年来人们一直在激烈猜测的话题。大约2亿年前的这一重大事件很可能代表了地球地球化学演化的一个重要转折点。