放射性元素就像是存在岩石內部的時鐘,記錄著岩石過去的歷史。地球化學家就一直希望利用這個方法研究地球過 去的歷史。但是我們並無法直接測量地球過去的年齡,所以我們藉著研究從太空中掉落在地球上的隕石,知道地球的 年齡大約有45億年這麼久。但是截止目前為止,我們所發現到最古老的岩石卻不超過40億年的歷史,而這其中地球早 期演化時期約 5億年的期間,大陸地殼究竟是否存在,如果是,那其演化的過程又是如何,這些都是很多地質學家所關 心的課題。

關於早期大陸地殼演化的問題已經爭論了將近30年了,對於為什麼我們已知地球已經有45億年的歷史,但是我們所 能夠找到最古老的岩石卻不會大於40億年的歷史呢?這相差約 5億年究竟發生了些什麼事?對於這個問題,人們提出了兩 個假說:第一,在最早的 5億年間,大陸地殼也是和現今的大陸地殼一樣的存在,但是因為板塊運動的過程將其破壞使 得我們找不到那時候的標本。第二、大陸地殼是在大約40億年前才開始形成的,然後慢慢成長、增加,以至於今日大 陸地殼之規模,所以前5億年的大陸地殼並不存在。為解開這個疑惑,人們嘗試直接研究地殼下部的地函,欲從其中找 出一些線索來推測大陸地殼早期的演化。但是由於我們無法直接從地函中取得樣品,所以我們希望能間接研究從地函 部份融然後熔結晶出來的玄武岩,了解其微量元素百分比。雖然,間接研究從地函結晶出來的玄武岩並無法得知元素 在地函的絕對濃度百分比,但是我們卻可以了解這些微量元素在地函的相對濃度為何。

其中Nb/U的值對於我們來說是非常有用的,利用降落在地球上的石質隕石中我們發現,早期當大陸地殼還未形成 時,原始地函中的Nb/U值大約為30,而今天地函中的Nb/U值為47,這個變化顯然和大陸地殼(其Nb/U=10 )的形成有 關。造成這個Nb/U值上升的主要原因,乃是當地函在部份融熔形成岩漿的時候, U較Nb易進入岩漿,這些岩漿噴發形 成大陸地殼,而遺留在剩餘地函中的Nb就相對的增加,所以Nb/U的值也就較原始地函中的值為高。利用這些關係,我 們就可以對大陸地殼的演化過程作一些推論。

目前對於大陸地殼早期演化的一個說法,認為是在最早的前 5億年的時候,大陸地殼演化是相當快速的,換句話說 它形成得很快,而且也消失得很快,也就是說它的循環期是非常短暫的,不像現今的大陸地殼,由岩漿噴發生成大陸 地殼到隱沒的期間,循環期非常的長,所以現今的大陸地殼就一直呈現的非常穩定的狀態。因為以上的原因,所以我 們無法找到前5億年大陸地殼的岩石標本。

科學家從研究澳洲27億年前的火山岩中Nb/U值關係所得到的結果,顯示在27億年前,大陸地殼的總量和今天是差不 多的,這意謂著,假始大陸地殼是從40億年前才開始生成,那麼在27億年前,大陸地殼大概已形成到像今天大陸地殼 的規模。至於40億年前大陸地殼究竟有否存在,仍然需要等待進一步的資料,包括從更多的古老地塊中獲得同位素和 微量元素的資料。

摘自:Hofmann, A. W. (1997) Early Evolution of Continents. Science, Vol. 275, p. 498~499.


回最新資訊 回岩礦世界首頁