最年輕的鋯石（世界上最古老的鋯石）

2023-10-11 16:59:25 1

作者：龍奕潔/中國科學院地質與地球物理研究所

目前世界上最古老的鋯石是地質學家在西澳大利亞傑克·希爾( Jack Hills) 地區的砂巖層中發現的（如下圖）。

通過鈾—鉛同位素測年發現，這些鋯石晶體形成於 44 億年之前。這表明，在地球形成的2億年之後便逐漸擁有了固體地殼。而這一時間比原先預計的要早了很多。此前，人們一直認為，地球形成後不久即與一個火星大小的天體發生了劇烈碰撞，月球的胚胎由此產生（如下圖）。而在此之前，地球則更像是一個熔融的巖漿球，這些鋯石是在巖漿海洋冷卻後形成的。

月球早期圖片來自網頁

對於一塊如此有意義的巖石，它顯得相當微小，大小約200✕400微米，大約是人類頭髮直徑的兩倍。

Valley JW et al. , 2014

該科研團隊的首席科學家，美國威斯康星州麥迪遜大學的約翰·瓦利( John Valley) 教授說：「鋯石可以很大，也可以非常微小。我們研究的都是非常小的，除了地質學家之外，它們對於其他人沒有吸引力。當你把它放在掌心，如果你視力夠好的話，那麼不用放大鏡也能看到。」教授認為此次重大發現闡明了地球冷凝固結的真實過程，對於研究生物的起源和地球演化有著重要意義。

據研究，這些新發現的鋯石晶體明顯來源於更加古老的巖石中，並在後期構造運動中參與了巖石的重熔作用，形成了新的巖石。雖然這些鋯石晶體顆粒極小，肉眼無法觀測，但是這些晶體的內部仍然記錄了當時形成該晶體時地球的原始狀態。此前，在對這些鋯石晶體進行鈾-鉛同位素測年時，科學家已意識到部分鉛原子在經歷了幾十億年的時光後，會發生「遷移」而造成局部流失，因此，這些晶體的真實年齡可能會更加古老。

中國最古老的鋯石

中國最古老的鋯石是位於西藏和秦嶺的41億年的鋯石。

嗯，先給大家科普一下地質年代單位（Ga ：十億年；Ma：百萬年），比如4.1 Ga=41億年，OK，我們繼續！

在西藏普蘭縣石英片巖中, （利用 SHRIMP U-Pb 法測年）發現 41億年（4.1 Ga）碎屑鋯石, 該年齡為目前中國最老單顆粒碎屑鋯石年齡, 大於40億年兩測點僅為一顆鋯石中測得, 其Th/U值介於0.76~0.86之間, 屬巖漿鋯石。科學家認為研究區可能至少存在六期古巖漿活動。該研究, 將為研究青藏高原的地質演化提供重要的年齡數據（多吉等，2007）。

發現中國最古老鋯石的位置（多吉等，2007）

通過高精度的鋯石U-Pb同位素測年，北秦嶺西段奧陶紀草灘溝群火山巖中獲得(4079±5)Ma的年齡信息。

在中國境內發現的另一顆冥古宙鋯石（4.079 Ga）（Diwu et al., 2013）

北秦嶺不僅成為繼西澳Yilgarn克拉通(碎屑鋯石,(4276±6)、(4404±8)Ma)、加拿大Wopmay造山帶(Acasta片麻巖,4016Ma)和中國西藏普蘭(碎屑鋯石，4103Ma)之後世界上為數不多的發現冥古宙(4.56～3.85Ga)地質記錄的地區,而且成為世界上第一個在較年輕的火山巖中發現地球早期地質記錄的地方。近4.1Ga的鋯石年齡不僅改寫了秦嶺沒有老於4.0Ga地質記錄的歷史，也為今後尋找固體地球初始階段的地殼巖石提供了新的依據。

中國冥古宙鋯石（4079 Ma）的CL圖像（左A）和Hf同位素演化曲線（右B）

Diwu et al., 2013又對此顆鋯石進行了一系列氧同位素和鉿同位素分析，並結合Jack Hill 鋯石結果得出：陸殼在約4.4Ga年前就開始形成。（O(∩_∩)O哈哈~，陸殼的出現，說明早期處於巖漿海狀態的地球開始冷卻凝結了哦！）

參考文獻：

Hadean age for a post-magma-ocean zircon confirmed by atom-probe tomography. John W. Valley, Aaron J. Cavosie, Takayuki Ushikubo, David A. Reinhard, Daniel F. Lawrence, David J. Larson, Peter H. Clifton, Thomas F. Kelly, Simon A. Wilde , Desmond E. Moser & Michael J. Spicuzza, Nature Geoscience, 7, 219-223(2014); doi: 10.1038/ngeo2075

New evidence for ~ 4.45 Ga terrestrial crust from zircon xenocrysts in Ordovician ignimbrite in the North Qinling Orogenic Belt, China. Chunrong Diwu, Yong Sun, Simon A.Wilde, Hongliang Wang, Zengchan Dong,Hong Zhang, Qian Wang, Gondwana Research, 2014, 23(4), 1484-1490.

西藏4.1Ga碎屑鋯石年齡的發現[J]. 多吉,溫春齊,郭建慈,範小平,李小文.科學通報. 2007

北秦嶺西段奧陶紀火山巖中發現近4.1 Ga的捕虜鋯石[J]. 王洪亮,陳亮,孫勇,柳小明,徐學義,陳雋璐,張紅,第五春榮. 科學通報. 2007