Gli zirconi, un minerale antico quasi quanto la Terra stessa, cristallizzano quando i magmi (rocce fuse) si raffreddano e possono essere trovati in tracce nelle rocce magmatiche. La formazione del magma costituisce le montagne della Terra. Attraverso le interazioni con l'acqua e l'atmosfera, le montagne si disgregano in sedimenti.
Gli zirconi sono così durevoli e resistenti agli agenti atmosferici e all'erosione che raramente vanno via, e quindi questo minerale nei sedimenti (i cosiddetti "zirconi detritici") contiene la più grande visione della storia della Terra. Lo zircone si arricchisce di U (datazione U-Pb), segna il tempo e fornisce anche una finestra chimica su molti fenomeni geologici, come lo stato di ossidazione.
Questa comprensione ha portato ad uno studio del Dr. Rui Wang e del suo Ph.D. lo studente Shao-Chen Wu (Istituto di Scienze della Terra, China University of Geosciences, Pechino), il Dr. Roberto Weinberg e il Dr. Peter Cawood (Monash University) e il Dr. William Collins (Curtin University). Lo studio è pubblicato sulla rivista Bollettino scientifico .
Il team utilizza un nuovo metodo di Loucks et al. (2020) per determinare lo stato di ossidazione dei magmi granitici che utilizza rapporti di Ce, U e Ti nello zircone per tracciare il cambiamento dello stato di ossidazione dei magmi crostali attraverso la storia della Terra. Il calcolo non richiede che sia nota una carica ionica, né è richiesta la determinazione della temperatura di cristallizzazione, della pressione o della composizione del fuso parentale.
"I metodi precedenti includono ossibarometri Ce/Ce* ed Eu/Eu*, ma ciascuno presenta limitazioni relative alla temperatura, alla pressione, alle variazioni della composizione chimica della roccia ospite o alla precisione degli elementi REE necessari per misurare le anomalie Ce/Ce* ed Eu/Eu* ." Bob Loucks dall'Australia Occidentale dice.
Questo ossibarometro migliorato consente una valutazione più attendibile della variazione dello stato di ossidazione, che ora può essere interpretato in termini di cambiamenti tettonici globali nel tempo. Determinando i livelli di ossidazione dei magmi che hanno formato questi zirconi detritici, gli scienziati sono in grado di dedurre l'inizio del riciclaggio dalla crosta al mantello, degli agenti atmosferici e del ciclo del supercontinente.
Il punto chiave è che le rocce che si trovano sulla superficie terrestre possono essere trasportate nelle profondità del mantello terrestre (da centinaia a migliaia di chilometri sotto la superficie). I nostri dati mostrano che non solo questo sta accadendo oggi, ma avrebbe potuto andare avanti. acceso per miliardi di anni.
Osservando gli zirconi della Terra primordiale, zirconi di 3 miliardi di anni, fino a quelli formatisi oggi, abbiamo trovato lo stato redox dei magmi in cui si sono formati. Lo stato di ossidazione (espresso come ΔFMQ) degli zirconi detritici è aumentato a ~ 3,5 miliardi di anni, seguito da un ΔFMQ medio costante> 0 negli ultimi 3 miliardi di anni, suggerendo il riciclo della litosfera oceanica nel mantello in quella che alla fine si è stabilita come subduzione zone.
Mostra che il limite inferiore dello stato redox è sceso drasticamente 2,6 miliardi di anni fa, segnando la formazione di continenti ben definiti e il seppellimento delle rocce oceaniche nel profondo mantello della Terra. Inoltre, abbiamo scoperto una ciclicità dei modelli redox:ogni 600 milioni di anni circa, i continenti si uniscono per formare supercontinenti, come Gondwana, Rodinia, Nura e Superia.
Ulteriori informazioni: Rui Wang et al, Gli zirconi rivelano la storia delle fluttuazioni nello stato di ossidazione del magmatismo crostale e del ciclo del supercontinente, Science Bulletin (2023). DOI:10.1016/j.scib.2023.10.034
Fornito da Science China Press
