地球科学：水を含む酸化的な島弧マグマから形成された地球の初期大陸地殻

大陸地殻の形成によって地球の表面と内部が形作られ、我々が依存する陸地と鉱物資源が生成された。しかし、地球の初期大陸地殻がどのようにして形成されたかはまだ議論の的となっている。現在の大陸地殻の大半は、海洋リソスフェアと水がマントルへ再循環する沈み込み帯において、水を含む酸化的な島弧マグマから形成された。しかし、初期大陸地殻を構成するマグマのH₂O含有量と太古の岩石の酸化還元状態は、変成作用が遍在しているため定量化が困難である。今回我々は、2つのジルコン酸素フガシティー計を組み合わせて、初期大陸地殻で支配的であった太古代（40億〜25億年前）の花崗岩質マグマの酸素フガシティー（fO₂）とH₂O含有量を同時に決定した。我々は、太古代の花崗岩質マグマの大半が、太古代のマントル由来の周囲のマグマより1 log unit以上酸化されており、マグマのH₂O含有量（6～10 wt％）とH₂O/Ce比（> 1000）がそれぞれ高く、現在の島弧マグマとよく似ていたことを示す。我々はまた、太古代の花崗岩質マグマのfO₂、H₂O含有量、H₂O/Ce比は、マグマが形成された深さと正の相関があり、これには地殻下部とマントルへの大量のH₂O輸送が必要になることを見いだした。こうした観測結果は、沈み込みによって容易に説明できるが、地殻形成の非沈み込みモデルと一致させることは難しい。我々は、40億〜36億年前のマグマのfO₂とH₂O含有量の増大は、おそらくこの時期に沈み込みが始まったことを示していると指摘する。

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