地球科学：酸素同位体でたどる地球最初期の大陸地殻の起源
Nature 592, 7852 doi: 10.1038/s41586-021-03337-1
現在の地球の大陸地殻の大半は、太古代の末期（25億年前）に、含水玄武岩の融解によって深さ約25〜50 kmで形成され、これによってトーナル岩–トロニエム岩–花崗閃緑岩（TTG）からなるナトリウム花崗岩を生成した。しかし、これに関与した地球力学的な環境と過程については、必要となる水はどこからどのようにして地殻深部のTTG生成領域に付加されたのかなど、基本的な疑問が生じていて議論の的になっている。さらに、TTGの生成源となり得るほど液相濃集微量元素を十分豊富に含む残存する太古代の地殻の中に、大量の均質な玄武岩系列が確認されたという報告もない。今回我々は、ジルコンの酸素同位体組成の変動と全岩の地球化学的性質を併用して、TTGの2つの異なるグループを特定した。ナトリウム性の強いTTGは、最も原始的なマグマを示しており、始原的なマントル由来の水によって含水された生成源の岩石を反映した酸素同位体組成を持つジルコンを含んでいた。こうした原始的なTTGは、「平均的な」TTGのように液相濃集微量元素に極めて富む生成源を必要としない。対照的に、ナトリウム性の低い「進化した」TTGは、水圏由来の水と液相濃集微量元素の両方に富む生成源を必要とし、これらの液相濃集元素は、交代作用を受けたマントルリソスフェアの融解によって形成された含水マグマ（サヌキトイド）の導入と関連付けられた。我々は、ピルバラ・クラトンの古太古代の地殻から得られたデータに集中することで、沈み込み環境を無視することができ、その代わりに、表層近くの含水した微量元素に富む玄武岩が、密度に駆動された対流による地殻の逆転によってマントルにもたらされたと提案する。これらの結果によって、初期の大陸地殻の形成を理解するための逆説的な障害の多くが取り除かれた。本研究は、原始的な大陸核を形成するのに十分な始原的な水が地球の初期苦鉄質地殻にすでに存在しており、さらなる含水した生成源は初期地球に特有の力学的過程を通して形成されたことを示唆している。
