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火星上极其快速的岩浆海洋结晶和地壳形成的证据

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123..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45.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45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67

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图1:NWA 7034陨石中七个锆石颗粒的U-Pb协和图。
图2:Hf同位素演化图。

参考文献

  1. 李志强,李志强。太古宙碎屑锆石hf同位素系统对大陆地壳演化的意义。Geochim。Cosmochim。学报54, 1683-1697(1990)。

    文章广告中科院谷歌学者

  2. 阿梅林,Y.,李,d - c。,Halliday, A. N. & Pidgeon, R. T. Nature of the Earth’s earliest crust from hafnium isotopes in single detrital zircons.自然399, 252-255(1999)。

    文章广告中科院谷歌学者

  3. 阿梅林,Y.,李,d - c。从单粒锆石Lu-Hf和U-Pb同位素研究推测早-中太古代地壳演化。Geochim。Cosmochim。学报64, 4205-4225(2000)。

    文章广告中科院谷歌学者

  4. 胡马云,等人。从陨石NWA 7533中最早的火星地壳的起源和年龄。自然503, 513-516(2013)。

    文章广告PubMed中科院谷歌学者

  5. McCubbin, f.m.等人。西北非洲7034火星风化角砾岩的地质历史:火星地壳热液活动和岩性多样性的证据。j .地球物理学。研究行星121, 2120-2149(2016)。

    文章广告中科院谷歌学者

  6. Elkins-Tanton, l.t., Hess, p.c. & Parmentier, e.m.火星上通过岩浆海洋过程可能形成的古代地壳。j .地球物理学。研究行星110, e12s01(2005)。

    文章广告谷歌学者

  7. 埃尔金斯-坦顿,L. T.把地球和火星的岩浆海洋凝固和大气增长联系起来。地球的星球。科学。列托语271, 181-191(2008)。

    文章广告中科院谷歌学者

  8. Dauphas, N. & Pourmand, a . Hf-W-Th火星快速生长的证据及其作为行星胚胎的地位。自然473, 489-492(2011)。

    文章广告PubMed中科院谷歌学者

  9. 尼莫,F.和田中,K.火星早期地壳演化。为基础。地球行星。Sci33, 133-161(2005)。

    文章广告中科院谷歌学者

  10. Borg, L. E., Brennecka, G. A. & Symes, S. J. K.从火星陨石的同位素系统推断火星的吸积时间尺度和撞击历史。Geochim。Cosmochim。学报175, 150-167(2016)。

    文章广告中科院谷歌学者

  11. Caro, G.早期硅酸盐地球分异。为基础。地球行星。Sci39, 31-58(2011)。

    文章广告中科院谷歌学者

  12. 卡尔森,R. W.等。早期地球是如何变成现代世界的?为基础。地球行星。Sci42, 151-178(2014)。

    文章广告中科院谷歌学者

  13. 火星岩石学。点。矿物One hundred., 2380-2395(2015)。

    文章广告谷歌学者

  14. 席勒,M.,比扎罗,M. &费尔南德斯,V. A.原行星盘的同位素演化和地球和月球的构建块。自然555, 507-510(2018)。

    文章广告PubMed中科院公共医学中心谷歌学者

  15. 德拜,V,布兰登,a。D。殷,q。- z。&雅各布森,B.耦合142Nd -143发现火星上存在岩浆海洋的证据。自然450, 525-528(2007)。

    文章广告PubMed中科院谷歌学者

  16. 克鲁杰,T. S.等人。从Hf-W时计推断火星的早期分化。地球的星球。科学。列托语474, 345-354(2017)。

    文章广告中科院谷歌学者

  17. 怀特豪斯,M. J.内姆钦,A. A. &皮金,R. T.冥古宙碎屑锆石究竟能告诉我们什么?对它们的地质年代学进行了批判性的评价,并对氧和铪同位素的解释产生了影响。冈瓦那大陆Res51, 78-91(2017)。

    文章广告中科院谷歌学者

  18. 布维埃,A., Vervoort, J. D. & Patchett, P. J. CHUR的Lu-Hf和Sm-Nd同位素组成:来自不平衡球粒陨石的限制和对类地行星体积组成的影响。地球的星球。科学。列托语273, 48-57(2008)。

    文章广告中科院谷歌学者

  19. Bizzarro, M. Baker, J. A. & Ulfbeck, D.一种新的消化和化学分离技术,通过MC-ICP-MS快速和高重复性地测定地质材料中的Lu/Hf和Hf同位素比值。Geostand。Newsl27, 133-145(2003)。

    文章中科院谷歌学者

  20. 康奈利,J. N., Ulfbeck, D. G., Thrane, K., Bizzarro, M. & Housh, T.一种使用TODGA树脂净化Lu和Hf分析的方法。化学。地质的233, 126-136(2006)。

    文章广告中科院谷歌学者

  21. 坎普,a.i.s.等。重述冥古宙地壳演化:杰克山锆石Pb-Hf同位素系统的新约束。地球的星球。科学。列托语296, 45-56(2010)。

    文章广告中科院谷歌学者

  22. 麦克斯温,H. Y.泰勒,J. &怀亚特,M. B.火星地壳的元素组成。科学324, 736-739(2009)。

    文章广告PubMed中科院谷歌学者

  23. 鲁德尼克,R. L. &高,S. in地壳(鲁德尼克编,r.l.)地球化学专著卷3,1-64(爱思唯尔,阿姆斯特丹,2003)。

  24. 索特,V.等人。早期火星大陆地壳的原位证据。Nat。Geosci8, 605-609(2015)。

    文章广告中科院谷歌学者

  25. Goossens等人。从重力和地形来看,火星地壳体积密度低的证据。地球物理学。卷44, 7686-7694(2017)。

    文章广告PubMed公共医学中心谷歌学者

  26. 上大陆地壳的化学成分和演化:来自表面样品和页岩的对比结果。化学。地质的104, 1-37(1993)。

    文章广告中科院谷歌学者

  27. Johansen, A., Mac Low, m.m., Lacerda, P. & Bizzarro, M.小行星、行星胚胎和柯伊伯带天体通过球粒吸积的生长。科学。阿德1, e1500109(2015)。

    文章广告PubMed公共医学中心中科院谷歌学者

  28. Bollard, J.等人。从陨石球粒的铅同位素年龄推断行星构件的早期形成。科学。阿德3., e1700407(2017)。

    文章广告PubMed公共医学中心中科院谷歌学者

  29. Mezger, K., Debaille, V. & Kleine, T.火星核的形成和地幔分化。空间科学。牧师174, 27-48(2013)。

    文章广告中科院谷歌学者

  30. Söderlund, U., Patchett, P. J., Vervoort, J. D. & Isachsen, C. E. The176前寒武纪基性侵入岩Lu- hf和U-Pb同位素系统测定的Lu衰变常数。地球的星球。科学。列托语219, 311-324(2004)。

    文章广告中科院谷歌学者

  31. 康纳利,J. N.等。太阳原行星盘中固体的绝对年代学和热加工。科学338, 651-655(2012)。

    文章广告PubMed中科院谷歌学者

  32. 马丁森,J. M.等人。锆石U-Pb化学磨损法(“CA-TIMS”):结合退火和多步部分溶解分析,提高锆石年龄的精度和准确性。化学。地质的220, 47-66(2005)。

    文章广告中科院谷歌学者

  33. Condon, D. J., Schoene, B., McLean, N. M., Bowring, S. A. & Parrish, R. R. U-Pb同位素稀释地质年代学的计量学和可追溯性(EARTHTIME示踪剂校准部分I)。Geochim。Cosmochim。学报164, 464-480(2015)。

    文章广告中科院谷歌学者

  34. 一种低污染的锆石热液分解和提取U和Pb同位素年龄测定方法。Geochim。Cosmochim。学报37, 485-494(1973)。

    文章广告中科院谷歌学者

  35. 挪威Corfu, F. U-Pb年龄、斜长岩-芒长岩-炭长石-花岗岩套装的环境和构造意义,Lofoten-Vesterålen。j .汽油56, 2081-2097(2004)。

    谷歌学者

  36. Gerstenberger, H. & Haase, G.质谱法测定铅同位素比值的高效发射器物质。化学。地质的136, 309-312(1997)。

    文章广告中科院谷歌学者

  37. 贝鲁奇,J. J.等。铅同位素证据表明火星上早期地壳富集。地球的星球。科学。列托语410, 34-41(2015)。

    文章广告中科院谷歌学者

  38. Steiger, R. H. & Jager, E.地质年代学小组委员会:在地质和宇宙年代学中使用衰变常数的公约。地球的星球。科学。列托语36, 359-362(1977)。

    文章广告中科院谷歌学者

  39. Jaffey, a.h., Flynn, K. F, Glendenin, L. E, Bentley, W. C. & Essling, a.m.235U和238U。理论物理。启C4, 1889-1906(1971)。

    文章广告谷歌学者

  40. Paton, C., Hellstrom, J., Paul, B., Woodhead, J. & Hergt, J. Iolite:质谱数据可视化和处理的免费软件。j .肛门。在。范围26, 2508-2518(2011)。

    文章中科院谷歌学者

  41. 维登贝克等人。三种天然锆石标准用于U-Th-Pb、Lu-Hf、微量元素和REE分析。Geostand。Newsl19, 1-23(1995)。

    文章中科院谷歌学者

  42. 锆石基准物质91500的Hf同位素组成。化学。地质的253, 252-257(2008)。

    文章广告中科院谷歌学者

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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

作者

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

对应到马丁Bizzarro

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

源数据

权利和权限

转载及权限

关于本文

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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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