地球的地壳演化涉及到这颗行星表面的岩石外壳的形成、破坏和更新。与其他地球行星相比,地球地壳的成分变异更为显著。火星、金星、水星等行星的地壳相对均匀,而地球则拥有海洋板块和大陆板块的独特特性。这一特性反映了整个行星历史上发生的一系列复杂的地壳过程,包括不断进行的板块构造。关于地球地壳演化的提议机制采取了理论导向的方法,片段性地质证据和观察为早期地球系统问题提供了假设性的解决方案。因此,这些理论的组合既构成了当前理解的框架,也为未来的研究提供了平台。
早期的地球完全处于熔融状态,这是由于以下过程所产生和维持的高温:压缩的早期大气、迅速的轴向旋转以及与邻近星体的频繁撞击。随着行星聚合的减缓,内部的热量通过辐射散失到太空,地球逐渐冷却。关于熔融岩浆固化启动的一种理论认为,当冷却至足够时,熔融的岩浆海洋底部首先开始结晶。这一过程中所生产的晶体成分随着深度的变化而变化。
在地球早期历史中,熔融岩浆的结晶形成了地壳的最初结构,定义了我们今天所见的地球地壳。
地壳的二分法指的是海洋和大陆板块在成分和性质上的明显对比。当今的海洋和大陆地壳是通过板块构造过程生成和维持的。然而,这些机制不太可能在早期岩石圈中产生地壳的二分法。提议的相对时间表认为,地壳的二分法在全球板块构造开始之前就已经开始,这样才能建立起地壳密度的差异,便于板块的隐没。
在整个太阳系的行星体上,许多大型冲击坑显然存在。这些坑被认为是源自所谓的晚期重轰炸时期,该时期约在40亿年前结束。这意味着地球在此期间也遭受到与其他星体同样频繁的撞击。由于地球高的侵蚀率和持续的板块构造,许多冲击坑至今并未可见。
冲击坑的形成对早期地壳的塑造影响重大,至少有50%的初始地壳被冲击盆地覆盖。
早期岩石圈中冲击坑的主要影响包括:
熔融岩浆的最初结晶形成了原始地壳,这一过程大约发生在44.3亿年前。随着时间的推移,随着其它星体的频繁撞击,这一地壳经历了不断的破坏和重塑。
二次地壳的形成主要是通过原始地壳的回收和部分熔融,这通常发生在海底扩张的地区。三级地壳即现今的陆地地壳,它是地球上最为差异化的地壳,含有大量的矿物质元素。
在早期地幔中,热柱的形成与发展促进了地壳在地球表面的侧向运动。这些将影响地壳的运动并促进了板块的形成。对于如何在地球的早期历史中引发板块构造的各种理论相继出现,并引发了进一步的研究。
冲击坑不仅对早期地幔的建立有影响,也与全球板块构造的形成有着密切的联系,这些机制很可能在后来的地球历史中进一步增强了地震活动和火山喷发的频率。
现代的冰岛地质与早期地壳的某些特征,有着惊人的相似性。科学家们通过对比发现冰岛的某些岩石在成分上与早期地球的岩石有着高度的一致性,这表明了在地球历史长河中,岩石形成的过程有着相似的模式。
考虑到早期巨大陨石的影响,今天的地壳演化给了我们什么启示,以帮助我们更好理解地球的未来?