地球循环元素如何?

岩石组成我们的星球看起来又老又坚不可摧的。然而,考虑到足够的时间,他们改变和分解。岩石就像巧克力饼干。饼干(岩石)是由不同的成分。一个cookie包含巧克力,糖,面粉和盐。这些可以比作矿物组成的岩石。矿物的元素。这样想:元素(如氧、碳、钠)组成矿物(面粉、糖、盐、巧克力)占岩石(巧克力饼干)。岩石中的矿物改变加热时,它就像饼干面糊烤时变化。其他的变化发生在矿物与热水或挤在高压反应条件。 In nature, this change is called变质作用。如果你能看矿物数百万或数十亿年,你会看到这些变化。不过,你需要多时间。地球的循环系统是很难看到的,因为它发生地下深处。观察它,你需要能够看到在海洋和在地上,因为许多的变化发生在地球。

回收是因为地球在运动。地球是覆盖在大型移动块,板块。有时这些只是称为盘子。大陆和海洋的地壳上部的盘子。盘子可以移动或远离彼此,和两种类型的板块运动驱动地球的循环系统。它是如何工作的呢?板分开,缺口,叫做裂痕,是由岩石和岩浆热起来。两个板块走向彼此,年龄的增长,密度板下潜水。这就是所谓的俯冲。这个循环的生成(裂缝)和破坏的俯冲板块更新地球的矿产的供应,水,和其他必要的材料。这需要数百万年,所以人类永远无法看到整个回收过程。

俯冲可以被看作是一个“工厂”,因为原材料(矿石)进去,地球工程,然后不同的东西出来(图1)[1,2]。海洋下的过程,形成“工厂”的原材料在一盘的裂痕。在裂谷,新的岩石被创建并添加到盘子里。当板最终变得又老又密集,撤去到地球,矿物质埋葬和加热(变质),直到他们打破。矿物分解时,释放被困水和其他元素。有些矿物在岩石中融化。这些产品的“工厂”让他们回到地球表面融化的岩石和气体。

这个循环过程研究的一种方法是分析由火山爆发的熔岩和气体。另一种方法是找到俯冲然后带回的岩石表面。这些岩石融化逃出来,其他的分解过程。这些岩石中的矿物包含线索回收过程。我们可以分析矿物质,还含有水和其他元素。其中一个最调查俯冲工厂的有用矿物硬柱石。硬柱石是一种富含水分的矿物质只有形成于俯冲的岩石。

研究硬柱石了解地球回收

新岩石裂缝在海洋深处的反应与热海水,形成新的矿物含有水。之后,这些矿物质是俯冲时,接受更多的反应。这是富含水分硬柱石形式在俯冲(图1)。硬柱石是很重要的,因为它包含大量的水和其他重要的元素,包括微量的铀和铅。这些元素在地球循环很重要,即使在少量。硬柱石携带这些元素成千数百公里到地球。当硬柱石与其他矿物反应,开始分解,释放水和其他元素。水融化所需要的原料的热岩在俯冲板块之上。这个触发器的下一步元素回收过程中,岩浆(融化岩石)转移元素和水从地球的内部表面。自硬柱石是一个重要的贡献者地球的回收过程中,我们可以了解研究深的部分“工厂”工作。

地质学家还不知道很多关于硬柱石,因为它是只在俯冲板块稳定。世界上没有其他地方有权利的组合为硬柱石是稳定的压力和温度。同时,硬柱石容易分解,形成其他矿物质。因此,尽管其伟大的丰富地下深处在俯冲板块,我们几乎从来没有看到它在岩石在地球表面3,4]。这对地球有好处,但是不太好对于地质学家想研究它!幸运的是,硬柱石做发生在一些岩石,所以我们可以收集它,研究它。硬柱石主要发生在岩石板块俯冲到低或中等深度的地球。这些岩石被称为蓝片岩,因为它们含有一种独特的蓝色矿物(图2)。硬柱石也可以发生在岩石榴辉岩,形成更大的深度(图2)。世界上有< 20地方硬柱石在岩石深处发生(5),包括土耳其、科西嘉岛(法国),不列颠哥伦比亚(加拿大)、多米尼加共和国、危地马拉、澳大利亚和阿尔卑斯山。此外,还有一个有趣的地方在亚利桑那州(美国)从俯冲板片硬柱石榴辉岩从现已灭绝的火山爆发。

从硬柱石的构成,我们能学到什么?

作为硬柱石形式,它继承了它生长在岩石的元素。然而,硬柱石也可以组成变化。因此,硬柱石晶体的一部分可能比另一部分不同数量的特定元素。这就是所谓的分区。就像树的年轮生长在树的寿命,矿物分区提供了一个关于化学反应的信息记录,液体,和元素参与回收过程。例如,区域产生不同数量的元素铬硬柱石晶体可能表明流体包含溶解铬与硬柱石晶体在特定的时期,但不是在其他时间(图3)。我们可以试着找出可能的来源在地球深处铬回收工厂,如热、致密岩石称为地幔位于正上方的板块。

为什么的铬量波动随着硬柱石晶体的成长吗?地球化学家还不知道这个问题的答案。一个想法是,脉冲流体穿过岩石地震时在地球深处。如果这是真的,然后硬柱石成分和分区是一个戏剧性的化学和物理过程的记录发生在地球的过去。

总结

地球上的生命是有可能的,因为水的回收和元素的构造板块系统。盘子撤去,从地表移动元素在矿物星球的内部。当这些矿物质分解,释放元素使的地球表面通过岩浆和火山喷发出的气体。研究硬柱石等矿物的成分是很重要的,因为我们可以发现更多关于回收过程发生地下深处,我们不能直接看到它。

地球回收是如何影响地球的岩石的组成、空气和海洋。如果地球回收快或慢或不(行星将截然不同。出于同样的原因,矿物质组成地球的最外层的固体层,称为地壳,会有不同的组成取决于回收过程。这些矿物质的原材料技术、医学、农业、和许多其他用途。例如,铜等矿物中使用硬币和电线。就像维生素、钙和铁对你的身体是重要的营养物质和植物生长。无论你在哪里,当你读这篇文章,您使用的是和包围矿物质,由于持续的循环过程,我们的星球。

术语表

变质作用:↑改变矿物、结构或组成一个坚固的岩石。这个过程可能发生由于压力或温度变化或引入水或其他液体。

地壳构造板块:↑一个大板的固体岩石漂浮在地幔之上。板块形成世界的大陆和海洋,15至200公里厚。

裂痕:↑一个线性的差距在海洋和大陆地壳构造板块分开。

俯冲:↑的过程一个板块下沉低于另一个盘子里。

硬柱石:↑一个形成于俯冲带的变质矿物。它包含大量的水和Ca的元素,铝,硅,O,和少量其他元素。

分区:↑矿物的晶体结构的变化,造成不断变化的环境中成长。

地幔:↑大量的热,致密岩石之间的谎言地壳和地球的富含铁的核心。

的利益冲突

作者声明,这项研究是在没有进行任何商业或财务关系可能被视为一个潜在的利益冲突。

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原始的文章

↑惠特尼,d . L。,Fornash, K. F., Kang, P., Ghent, E. D., Martin, L., Okay, A.I., et al. 2020. Lawsonite composition and zoning as tracers of subduction processes: a global review.Lithos370 - 1:105636。doi: 10.1016 / j.lithos.2020.105636

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引用

[1]↑黑客,b R。,Abers, G. A., and Peacock, S. M. 2003. Subduction factory-1. Theoretical mineralogy, densities, seismic wave speeds, and H₂O内容。J“Res固体地球。108:2029。jb001127 doi: 10.1029/2001

[2]↑van Keken p E。黑客,b R。,Syracuse, E. M., and Abers, G. A. 2011. Subduction factory-4. Depth-dependent flux of H₂O从俯冲板。J“Res固体地球115:B01401。jb007922 doi: 10.1029/2010

[3]↑扎克,T。,Rivers, T., Brumm, R., and Kronz, A. 2004. Cold subduction of oceanic crust: implications from a lawsonite eclogite from the dominican Republic.欧元J矿物。16:909-16。doi: 10.1127 / 0935 - 1221/2004/0016 - 0909

[4]↑惠特尼,d . L。,and Davis, P. B. 2006. Why is lawsonite eclogite so rare? Metamorphism and preservation of lawsonite eclogite, Sivrihisar, Turkey.地质。34:473-6。doi: 10.1130 / G22259.1

[5]↑惠特尼,d . L。,Fornash, K. F., Kang, P., Ghent, E. D., Martin, L., Okay, A.I., et al. 2020. Lawsonite composition and zoning as tracers of subduction processes: a global review.Lithos370 - 1:105636。doi: 10.1016 / j.lithos.2020.105636