大陆地壳的化学成分在地质历史时期中的演化可以为大陆地壳的形成机制、板块构造运动的起始时间以及大气和海洋的化学演化提供强有力制约。经过一百多年的努力，现今大陆上地壳的化学成分得到了较好的估算，但太古宙大陆上地壳的化学成分仍然存在很大争议，尤其是基性岩所占的比例。两个难溶的亲铜元素，Cu和Ag，可以用来估算大陆地壳中的基性岩比例。这是由于Cu在基性岩中的含量较高（~80 ppm），但在科马提岩和酸性岩中却较低（分别为~30 ppm和10 ppm）（图1）；基性岩和科马提岩的Cu/Ag比值都较高（~3500），但酸性岩的却很低（~200）。太古宙大陆上地壳的Cu丰度和Cu/Ag比值可以用来估算其中这三种岩性的比例。

图1，太古宙岩浆岩和现代洋中脊玄武岩中的Cu含量，数据来源于GEOROC。

   古老冰碛岩的细粒基质（fine-grained matrix）可以用来估算大陆上地壳在地质历史时期中的Cu丰度和Cu/Ag比值。同位素稀释剂法测试结果显示，冰碛岩的Cu丰度（图2）和Cu/Ag比值（图3）在30-24亿年之间存在显著降低，而在过去24亿年却没有明显变化（图3）。

图2 不同时代冰碛岩中的Cu含量（[Cu]n指经过大陆上地壳Al2O3含量标准化）。

图3 不同时代冰碛岩中的Cu/Ag比值。

利用太古宙时期的科马提岩、基性岩和酸性岩的平均Cu含量和Cu/Ag比值进行质量平衡计算，结果显示30亿年前的大陆上地壳中含有65-75%的基性岩，到24亿年前转变为以酸性岩为主，且自此以后，大陆上地壳的基性岩和酸性岩的比例基本没变。这些证据表明酸性的大陆地壳主要形成于太古宙晚期。由于水是形成酸性岩石的必要组分，且板块俯冲是将水带入地球深部最有效的方式，因此推测全球范围内的板块构造运动很可能起始于约30亿年以前。

文章信息：Chen, K., Rudnick, R.L., Wang, Z., Tang, M., Gaschnig, R.M., Zou, Z., He, T., Hu, Z., Liu, Y., 2020. How mafic was the Archean upper continental crust? Insights from Cu and Ag in ancient glacial diamictites. Geochimica et Cosmochimica Acta 278 16-29. http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0016703719305009