揭示地球最初5亿年的奥秘 我科学家率先测出43亿岁带壳锆石

    本报北京2月9日电（记者于莘明通讯员曹菲）国家大型科学仪器共建中心暨北京离子探针中心主任刘敦一今天透露，利用自身拥有的高灵敏高分辨二次离子探针（利用离子流轰击样品产生二次离子流，并对其进行测量）质谱计，测出世界上迄今发现的第三粒，也是地球上发现的唯一一粒保存了增生壳、老于43亿年的锆石（一种性能稳定的矿物），为了解地球形成后最初5亿年中的奥秘，找到一把金钥匙。

    地球至今已有45.6亿岁。由于此前没有找到老于40亿年的陆壳岩石，地球在形成后最早5亿年中发生了什么，一直是个谜。此前澳大利亚学者发现的老锆石均为单个的碎屑颗粒存在于比锆石年轻很多的沉积岩基质中；发现的两颗老于43亿年的锆石，均已破碎没有保存原有的增生壳。因此，得不到任何有关老于43亿年锆石从43亿年前到36亿年沉积岩中的漫长经历。

    这次对由美国的约翰?瓦利教授、阿龙博士和澳大利亚西蒙教授带来的出自澳大利亚的115粒锆石与刘敦一教授合作作了定年，其中找到一粒290×115微米的锆石，呈“自”形，有15－30微米、年龄测定结果为36－37亿年的增生壳，核呈熔融和港湾状。对核的分析结果为4323百万年到3950百万年。此粒锆石带回到澳大利亚科亭理工大学用同样仪器测定获得一致结果。

    专家说，一粒锆石晶体内有不同年龄组分，对于老于40亿年的锆石是常见的，原因尚待研究。但过去有人认为这些锆石生长于“不连续的”岩浆事件，这种事件与陨石撞击有关。

如今地球上最老陆壳残余和澳大利亚最老岩石间“缺失”的锆石终于有了记录，地球形成后最早5亿年的那段神秘之门已经打开。

    来源：科技日报

科学家找到能揭开地球最初奥秘的锆石    来源：央视国际

    CCTV.com消息（现在播报）：我国科学家和美国、澳大利亚科学家合作，最近在北京离子探针中心测出了一粒43亿岁的完整锆石，这一发现能帮助科学家找到地球形成之初的奥秘。锆石是迄今能在地球上找到的唯一一种40亿年以前的物质。

    目前地球上发现的老于43亿年的锆石只有三粒，但此前发现的两粒均已破碎。科学家介绍说，过去地质上一直认为40亿年以前的地球是一片高温的岩浆海，一些锆石发现后，科学家提出44.5亿年前到40亿年前的地球已经存在了水和岩石，是一个冷地球。这粒锆石的发现为地球早期历史研究提供了非常重要的实证。

    冷地球是如何进行圈层分异的？相当规模的海洋水又是如何在较短的时间里形成的？

从最古老岩石获得关于地幔分异的证据

    位于西格陵兰Ｉｓｕａ的３５公里长的突出地面的岩层中含有地球上最古老的岩石，距今已有３８亿年左右。现在，对这些岩石中一种已经耗尽的同位素（钐－１４６）的衰变产物（钕－１４２）所做的超精确测量，为大约４５．６亿年前地球形成之后的最初几亿年间地幔所经历的明显化学分异提供了清楚的证据。最新型热离子化质谱仪所具有的高精度使得这项工作成为可能。新的数据与地幔分异的平均时间为４４．６亿年的结论是一致的，可能反映了地幔在陆地形成最后阶段的分异。 (科学网 选自英国Nature杂志，2003年5月55日出版,田学文／编译)

附：中国地质大学《地球科学概论》中的早期的地球

目前一般认为原始地球是均质的固体，主要由硅、氧、铁、镁等的化合物组成。地球开始是冷的，由于下列原因逐渐变热。

(1)小星体碰撞转换来的热能这种热源可能是地球形成初期的主要形式，小天体的冲击、尘埃碎块的碰撞将大量的动能转换为热能。虽然一部分要散失到宇宙空间去，但仍有一部分保存下来使地球增温。

(2)压缩导致温度升高随着地球体积的缩小，内部压力不断增高，重力压缩的结果使地球温度升高。由于岩石的导热性差，大部分热能积累起来。

(3)放射性元素蜕变生热地球内部的U、Th、K等放射性元素蜕变时放出的热量，长期积累起来，造成地球升温。这种热能的积累远大于散热，所以它在地球内热演化中起重要作用。

上述这三种热源造成了地球温度的不断升高。在地球形成初期，由碰撞、压缩和放射性而产生的热量使地球温度达到1000℃或更高。地球形成的最初10亿年内，在深度400～800km范围内(是指什么?),温度已上升达到铁的熔点。由于铁和镍的熔点较硅酸盐低，这时达到熔点首先熔化，形成熔融的金属层，同时硅酸盐开始软化，为重力分异作用创造了有利条件，于是比重大的铁、镍形成大的熔滴向地心下沉。降落过程中将释放出来的重力能转变为热能，使地球出现局部熔融状态。铁、镍最后向地心集结成为地核，与此同时，硅铝、硅镁等较轻物质上浮，冷却而成为原始地壳，二者之间的铁镁硅酸盐组成地幔。在长期分异作用下，地核不断加大，地核内热不再散失，致使外核保持液体状态。 

冥古宙地壳，目前地球上最古老的岩石为加拿大的阿卡斯达片麻岩(40亿年)，这说明最晚在距今40亿年已经存在由分异作用形成的地壳。冥古宙(46亿～38亿年)地壳特点是从与月球对比获知的。在月球上，于46亿～44亿年间，熔融深度达到1000km附近(是指从表层到深1000km的范围吗？），形成了岩浆海，随着它的冷却，形成了大约60km厚的以基性岩为主岩石圈。地球在冥古宙时比月球更强烈地遭受到陨石的轰击，被岩浆海覆盖。在岩浆海冷却固结时，地壳以基性岩为主，经分异在局部形成了花岗岩质的原始地壳，并有微弱板块活动。