矿物测年揭示了重要构造过程的新线索

据一个国际科学家小组称，阿曼海岸上的古代岩石曾经被深深地推向地幔，这可能会揭示对俯冲的新见解，这是一个为火山提供燃料并创造的重要构造过程。

宾夕法尼亚州立大学地球科学助理研究教授约书亚·加伯说： “从广义上讲，这项工作让我们更好地理解为什么一些俯冲带失败，而另一些则建立了长期的稳态系统。”

俯冲发生在两个构造板块碰撞时，一个被迫在另一个之下。科学家们说，在海洋板块和板块相遇的地方，密度较大的海洋板块通常会俯冲并下降到地幔中。

偶尔，海洋板块会在顶部移动或外展，迫使板块向下移动到地幔。但科学家们说，地壳的浮力会导致俯冲失败，将物质连同被称为蛇绿岩的大洋地壳和上地幔板块一起带回地表。

“阿拉伯半岛上的萨梅尔蛇绿岩是地球表面最大和暴露最好的例子之一，”加伯说。“这是研究得最好的之一，但关于俯冲发生的方式和时间存在分歧。”

研究人员称，由宾夕法尼亚州立大学的科学家领导的研究小组利用阿曼 Saih Hatat 地层附近的岩石研究了俯冲的时间，该地层俯冲在 Samail 蛇绿岩之下。

该过程产生的热量和压力在一组关键的高度变质岩石中产生了石榴石、锆石和金红石晶体，这些岩石在俯冲过程中经历了最极端的条件。科学家们使用最先进的测年技术，包括测量同位素日期和微量元素，确定了这些矿物质的形成时间大致在 81 到 7700 万年前。

“有趣的是，它们都是用略微不同的方法测年的，但它们都给了我们基本相同的结果，”加伯说。“这告诉我们，岩石中的所有矿物都有一个连贯的故事。它们都同时记录了同一个变质事件。”

科学家们说，这一发现发表在《地球物理研究杂志：固体地球》上，与先前估计该事件开始于 1.1 亿年前并分不同阶段发生的结果存在争议。

“我们的研究结果表明，在蛇绿岩形成之前很长时间，这种物质并没有像以前认为的那样俯冲到地幔深处，”加伯说。“我们的数据支持在更紧密的窗口中发生的一系列事件，这更具有地质意义。”

科学家们说，边缘的俯冲发生在萨梅尔蛇绿岩俯冲之后。俯冲最深的物质可能锚定在更致密的岩石上，当这个锚破裂时，浮力岩石首先迅速地挖掘出来，然后在下地壳到中地壳的长期停留期间缓慢地挖掘出来。它最终通过蛇绿岩暴露在构造窗口中。

“俯冲是地球板块构造的重要组成部分，”加伯说。“这是地表物质向地幔更深处的主要循环机制，因此了解它们如何最终演变成稳定的俯冲带或它们如何迅速结束是非常有趣的。我认为在这里我们已经确定了为什么这个俯冲带结束了，并且随之而来的一系列事件。”

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