原文citation：Dhuime, B., Hawkesworth, C. and Cawood, P., When Continents Formed. Science, 331(6014): 154-155.

（译文）

大陆地壳的形成时间和过程仍然是地球科学中的基本问题之一。目前已广泛认识到富集微量元素的大陆地壳和亏损上地幔是两个互补的储库，并且大陆地壳是从亏损上地幔生长而来(1,2)。当有新的大陆地壳产生时Nd和Hf同位素模式年龄会有所反映(2)，通常会计算由亏损地幔形成的地壳的年龄（如图左）。这意味着亏损地幔与起源于地幔的新形成的大陆地壳物质具有相似的同位素组成。然而，岛弧岩石以及新形成的大陆地壳与亏损地幔的同位素组成却是不相同的(3,4)。我们认为模式年龄应该用新形成的大陆地壳的成分来计算，新大陆地壳通常比亏损地幔在同位素组成上更加富集。

 

质量平衡计算显示，至少80%的大陆地壳是沿着破坏板块边缘形成的(5)。这意味着应该使用沿破坏板块边缘形成的岩浆去约束新形成的地壳的同位素组成。来自现今岛弧地区的Hf同位素记录，相对于沿活动大陆边缘形成的岩浆，更代表了来自地幔的新地壳的同位素比值，活动大陆边缘的岩浆则倾向于地壳混染作用。岛弧地区Hf（和Nd）同位素比的平均值比现在的亏损地幔的值要低（如图右）(3,4,6,7)，主要是由于俯冲下去的沉积物的作用(3,4,8)。

 

锆石是目前仅有的可适用于地球早期5亿年历史的记录，锆石U-Pb和Hf同位素原位分析技术的发展对于大陆地壳的演化研究具有重要意义(1)。Hf同位素比表示为ε_Hf，表示样品中¹⁷⁶Hf/¹⁷⁷Hf比与球粒陨石均一储库（chondritic uniform reservoir, CHUR）的偏差比乘以10⁴。目前已有数以千计的分析，而且沉积物和沉积岩中的锆石比火成岩中的锆石提供了更加代表性的记录(1)。对世界范围内众多锆石的Hf同位素组成和结晶年龄的分析显示，只有非常少的锆石数据接近亏损地幔(1)，并且具有与结晶年龄相似的模式年龄。例如，目前已达成广泛共识，新地壳形成于27亿年以前的晚太古代(9)，但是晚太古代样品数据均在亏损地幔线以下(1)。这再次说明不能使用亏损地幔组成来计算大陆地壳形成的模式年龄，而应该使用从地幔形成的代表新大陆地壳物质的同位素组成来计算（如图左）。

（译者注：ε_Hf=(¹⁷⁶Hf/¹⁷⁷Hf_sample-¹⁷⁶Hf/¹⁷⁷Hf_CHUR)/ ¹⁷⁶Hf/¹⁷⁷Hf_CHUR×10⁴   见White,Isotope.Geochemistry,2003）

现今平均新地壳组成的最佳估计值为ε_Hf=13.2±1.1，是世界范围内13个现代岛弧的加权平均值（如图右）。新大陆地壳的长期演化如图中左区红线所示。其线性演化趋势与大陆生长模型是一致的，即新大陆地壳是沿着破坏大陆边缘不断连续产生的(1,10)。只有相对少数锆石数据（<2%）分布于亏损地幔和新大陆曲线之间(1)，表明先前存在的地壳物质与幔源原始大陆地壳的作用是一个长期存在的特征，至少从30亿年前板块运动和超大陆运动开始(11)。

 

由新地壳组成计算出的模式年龄比传统由亏损地幔计算出的模式年龄更年轻达3亿年。因此，新地壳年龄与地质记录更吻合，这也开启了以放射性同位素为基础的地壳演化研究的新思路。