Science ：地球深处的铜

morning

Science 6 April 2012:
Vol. 336 no. 6077 pp. 64-68
DOI: 10.1126/science.1217313

Copper Systematics in Arc Magmas and Implications for Crust-Mantle Differentiation

在全球各大洲地壳中，铜含量均十分稀少。在大陆形成过程中，在还原条件下形成含硫铜沉积可能是关键的一步，由此也让这些铜深埋在了几十英里的地下。最近，美国莱斯大学的科研小组基于铜与硫的结合，追踪研究了弧岩浆从地幔源头到喷发至地表后的整个氧化还原情况，进而可分析地球哪些地方可能蕴藏着还未被发现的铜矿。相关论文发表在上周《科学》杂志上。

在地球科学领域，有观点认为大陆的形成可能需要一个富氧大气，所以在地球形成后最初的至少10亿年间，许多大陆可能是在氧气成为大气重要组成部分的时候才开始形成的。弧岩浆是大陆地壳的重要构造材料，因为许多弧融岩是被氧化的。弧岩浆最初出现在地球上的深度位置称为俯冲带，当板块俯冲时，氧化的地壳和地表沉积物会进入地幔，俯冲板块也会激起地球深处炽热的地幔向上回流，回流地幔会使来自地表的循环沉积物融化。

科研小组研究了地球的弧状岩浆，发现其中含有硫化物矿，包含了硫化金属还原物，如铜、镍和铁。论文领导作者、莱斯大学地球化学家辛泰·李解释说，由于硫化物密度更大也更重，它们倾向于沉在一个弧岩浆的底部，而密度更小的轻物质上升到顶部。“随着大陆弧的形成发展，富铜硫矿被陷在地球深处并不断积累。但如果大陆弧长得越来越厚，不断积累的含铜硫矿也被驱赶到更深的地方，这里温度更高，会重新熔化这些含铜沉积层，重新把它们释放到弧岩浆中。”

辛泰·李说：“无论是大陆的构造材料，还是大陆地壳本身，一直追溯到30亿年前，含铜量都很稀少。地球想把它们留在深处。”而目前有些研究认为，随着全球电子行业迅速发展，至少在6年内全世界对铜的需求总量超过供给，寻找铜更成为一个学术问题。要确定到哪里去找未开发的铜矿，必须了解是什么力量把铜留在了地球深处，什么条件下能克服这种力。辛泰·李表示，这些条件和安第斯山脉、北美西部的情况很吻合。

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Very interesting.