摘要
原始地壳的形成是类地行星演化的关键一步,但这一过程的时间尚不清楚。矿物锆石是约束地壳形成的有力工具,因为它可以用铀-铅(U-Pb)同位素衰变系统精确地测定年代,并且可以抵抗随后的蚀变。此外,由于锆石中含有高浓度的铪,镥-铪(176陆-176利用Hf)同位素衰变系统可以确定其源储层的性质和形成时间尺度1,2,3..据报道,在火星陨石中发现了结晶年龄约为44.30亿年(Myr)的古代火成岩锆石,这些陨石被认为是来自火星南部高地的风化角砾岩4,5.这些锆石存在于演化的岩性中,解释为反映了重新熔化的原始火星地壳4,从而有可能为了解火星早期地壳演化提供线索。在这里,我们报道了来自NWA 7034火星风化角砾岩的古锆石的高精度U-Pb年龄和hf同位素组成。七颗锆石的U-Pb年龄基本一致207Pb /206Pb年代介于4476.3±0.9 Myr至4429.7±1.0 Myr之间,包括来自火星的最古老的直接定年材料。所有锆石都记录了不晚于4547亿年前从原始地幔中提取的富集的安山岩样地壳中继承的非放射性初始hf同位素组成。因此,在这个时候,火星上存在着原始的地壳,在它被重新改造之前,它存活了大约100亿年,可能是由于撞击4,5形成锆石结晶的岩浆。鉴于稳定的原始地壳的形成是行星分化的最终产物,我们的数据要求火星上的吸积、地核形成和岩浆海洋结晶是在太阳系形成后不到20 Myr完成的。这些时间尺度支持的模型表明,极其快速的岩浆海洋结晶导致重力不稳定的层状地幔,随后发生倾覆,导致上升的堆积物减压熔化,并产生原始玄武质到安山质地壳6,7.
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确认
该项目由丹麦国家研究基金会(DNRF97)和欧洲研究委员会(ERC整合拨款协议616027,STARDUST2ASTEROIDS)向M.B.提供财政支持。我们感谢J. Frydenvang和K. Kinch的讨论。
审核人信息
自然感谢A. Brandon和L. Elkins-Tanton对本工作的同行评审所作的贡献。
作者信息
作者及隶属关系
贡献
M.B.设计并领导了该研究项目。M.M.C.和J.N.C.对锆石进行了鉴定和分离,并进行了锆石U-Pb同位素系统分析工作。l.c.b., J.N.C.和M.B.进行了与176陆-176锆石的Hf分类学。n.k.j., d.w., m.s., m.j.w., j.f.s., j.j.b., a.a.n., f.m., A.A.和B.G.协助样品制备和锆石鉴定。所有作者都参与了数据的解释。手稿由l.c.b.、m.m.c.、J.N.C.和M.B.撰写
相应的作者
道德声明
相互竞争的利益
作者声明没有利益竞争。
额外的信息
出版商的注意:施普林格自然对出版的地图和机构从属关系中的管辖权主张保持中立。
扩展的数据图形和表格
扩展数据图1本研究分析的NWA 7034锆石在自然光下的显微照片。
考虑到破碎过程中回收的锆石体积小且数量有限,我们认为最好不要进行额外的成像(使用阴极发光),因为这需要对单个颗粒进行额外的操作,从而增加锆石丢失的风险。锆石U-Pb年龄基本一致的事实证实了其简单的火成岩历史,因此不需要额外的成像来研究潜在的分带。
补充信息
补充表1
NWA 7034锆石U-Pb同位素资料
权利和权限
关于本文
引用本文
布维耶,l.c.,科斯塔,m.m.,康纳利,J.N.et al。火星上极其快速的岩浆海洋结晶和地壳形成的证据。自然558, 586-589(2018)。https://doi.org/10.1038/s41586-018-0222-z
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DOI:https://doi.org/10.1038/s41586-018-0222-z
这篇文章被引用
深硅酸盐中保留的氙的冥古宙同位素分馏
自然(2022)
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