不起眼的礦物正在徹底改變我們對教科書的理解。復活節島由幾座死火山組成。 最古老的熔岩沉積物形成於大約250 萬年前，位於比火山本身年齡大不了多少的海洋板塊之上。 2019 年，由古巴和哥倫比亞地質學家組成的團隊前往復活節島，以準確測定這座火山島的年代。 為此，他們採用了一種屢試不爽的方法：測定礦物的年代。 當岩漿冷卻時，這些礦物會結晶。 它們含有一點鈾，透過放射性衰變”變成”鉛。

地質學家在復活節島研究火山鋯石礦物時，意外地發現了古老的樣本，這顯示地球地函的行為與先前所認為的不同。 這項發現挑戰了長期以來的”傳送帶”理論，表明地函可能比人們認為的更加靜止，從而保存了古老的物質。

因為我們知道這個過程發生的速度，所以我們可以測量出這些礦物形成的時間。 因此，由古巴地質學家Yamirka Rojas-Agramonte 帶領的哥倫比亞洛斯安第斯大學團隊開始尋找這些礦物。 羅哈斯-阿格拉芒特目前在基爾基督教阿爾布雷希茨大學工作，他發現了數百種這種礦物。 但令人驚訝的是，它們不僅來自250 萬年前，而且來自更久遠的年代，最遠可追溯到1.65 億年前。 怎麼會這樣呢？

對鋯石的化學分析顯示，它們的成分在所有情況下都大致相同。 因此，它們都必須來自與今天的火山成分相同的岩漿。

復活節島地下的地函羽流力學。 圖片來源：Douwe van Hinsbergen

然而，這些火山不可能活躍了1.65 億年，因為它們下面的板塊甚至沒有那麼古老。 那麼唯一的解釋就是，這些古老的礦物質起源於火山活動的源頭，即板塊下方的地函中，遠在今天的火山形成之前。 但這又為研究小組帶來了另一個難題。

復活節島上的火山屬於所謂的”熱點火山”。 這些火山常見於太平洋；夏威夷就是一個著名的例子。 它們是由從地函深處緩慢上升的大塊岩石形成的，即所謂的地函羽流。

當它們接近地球板塊底部時，地函羽流和周圍地函的岩石就會熔化，形成火山。 自1960 年代以來，科學家就已經知道，當地球板塊在地函柱上移動時，地函柱會停留很長一段時間。 每當板塊移動一點，地函羽流就會產生一座新的火山。

這就解釋了為什麼太平洋上有一排排死火山，最後才有一座或幾座活火山。 研究團隊是否發現了復活節島下的地函羽流已經活躍了1.65 億年的證據？

為了回答這個問題，羅哈斯-阿格拉芒特需要從”火環”的地質學中找到證據。 「火環”是一個地震和火山活動頻繁的海洋區域，在這裡，大洋板塊向地函傾斜（”俯衝”）。 於是，她聯絡了烏特勒支地質學家杜韋-範辛斯伯根（Douwe van Hinsbergen）。

範-欣斯伯根說：”困難在於，1.65 億年前的板塊早已在這些俯衝帶消失了。”他對消失的板塊進行了詳細的重建。 當他在1.65 億年前現今復活節島所在地的那些重建中加入一個大型火山高原時，發現那個高原一定是在大約1.1 億年前消失在南極半島之下的。

復活節島上的雕像。 圖片來源：Douwe van Hinsbergen

而這恰好與該地點一個鮮為人知的造山和地殼變形階段相吻合。 山脈的痕跡仍然清晰可見，很可能是1.65億年前形成的火山高原俯衝的結果。因此，重建結果表明，復活節島地函羽流很可能活躍了那麼久。 這就解開了復活節島的地質之謎：古老的鋯石礦物將是早期岩漿的殘留物，它們與火山爆發中較年輕的岩漿一起，從地球深處被帶到地表。

但是，另一個問題出現了。 經典的’傳送帶理論’已經很難與地函羽流停留在原地，而周圍的一切都在繼續運動的觀測結果相協調。

Van Hinsbergen：「人們對此的解釋是，地函羽流上升得太快，以至於它們不受隨板塊移動的地函的影響。而板塊下不斷有新的羽狀物質形成新的火山。但在這種情況下，舊的羽流碎屑和舊的鋯石應該已經被這些地幔流帶走，遠離了復活節島的位置，現在不可能出現在地表。流周圍的地函基本上和羽流本身一樣靜止不動時，這些古老的礦物才有可能被保存下來。

因此，復活節島上古代礦物的發現表明，地球地函的行為與人們一直認為的有本質區別，其移動速度要慢得多；羅哈斯-阿格拉芒特和範欣斯伯根及其團隊幾年前在加拉巴哥群島和新幾內亞的研究中提出了這種可​​能性，復活節島現在為這種可能性提供了新的線索。

編譯自/ SciTechDaily