科学猜想文集
（601）《铷-锶在地球演化中的示踪作用》

锶是一种化学元素，元素符号是Sr，银白色金属，熔点757℃，沸点1384℃，密度2.6g/cm³。与水剧烈反应生成氢氧化锶和氢气，燃烧时火焰呈鲜红色。锶同位素包含84Sr、86Sr、87Sr、88Sr四种天然稳定同位素，其中88Sr的天然丰度最高（82.58%）。

锶含量是指单位样本中锶元素的总质量或浓度，锶比值：特指锶同位素之间的丰度比例，如初始锶比值（⁸⁷Sr/⁸⁶Sr），反映地质样品形成时的源岩特征。例如，火成岩的⁸⁷Sr/⁸⁶Sr比值可用于追溯岩浆演化过程。

锶Sr同位素地球化学基本原理：体系中Sr同位素初始比值(87Sr/86Sr)。是一个重要的地球化学示踪参数。不同的地球化学储库的(87Sr/86Sr)的比值是不同的。

地球初始锶(87Sr/86Sr)的比值为0.69897±0.00003，地球演化了45亿年，等时线告诉我们：从To到Ta是一个体系的演化，这段演化从锶的初始比值阿尔法（α）零开始，从To以一定的铷-锶比值来演化，演化到Ta时间，它的初始比值就增加到了阿尔法Ta，在阿尔法Ta时发生了分异。

阿尔法T的分异类似于地球的分异，To代表地球初始阶段的45亿年，阿尔法Ta代表27亿年。27亿年距离克拉通地块的形成仅相隔2亿年。27亿年时地球普遍发育了地壳物质与洋壳物质，从而形成了铷-锶比值的变化。

对已确认起源于上地幔源区的现代玄武岩等，岩石的⁸⁷Sr/⁸⁶Sr进行统计研究的结果显示，岩石的⁸⁷Sr/⁸⁶Sr值=0.702-0.706之间。因为上地幔具有低的Rb/Sr比值(0.03)，导致上地慢的(87Sr/86Sr)。随时间缓慢增长。

大陆地壳从源区开始演化始于27亿年，地幔分异形成大陆地壳，继承地幔初始比值0.7014.但是其Rb/Sr=0.17,现今大陆壳的(87Sr/86Sr)平均比值为0.7211。

原始锶的比值是0.69897，锶同位素的比值变化能指示出地球物理环境的变化过程。这就是化学元素在地球化学中有强烈的示踪作用，直接显示出地球的演化过程。所以地球化学是未来研究地球起源及其演化的重要学科。

研究发现：从45亿年至30亿年。再到27亿年，铷-锶的比值十分缓慢的增加，27亿年后锶比值出现了分馏现象，硅镁质物质的锶比值缓慢上升；硅铝质物质的锶比值出现快速上升。

铷-锶比值的变化与地球的演化过程十分耦合，45亿年至30亿年地幔处在温度缓慢上升阶段，铷-锶的比值处在十分缓慢的上升阶段，证明地球在此过程中没有发生过向心收缩现象，也未对元素同位素比值构成实质性的改变。

30亿年至27亿年，铷-锶的比值开始微弱上升，像征着地球在膨胀的过程中遇到了较大的压力，迫使地幔膨胀处于停滞。而此时正值成岩物质形成阶段，大量岩石物质碎体形成证明这一过程，为后来的地盾聚合创造了条件。

27~25亿年是陆陆碎体物质开始聚合，正是地球演化的转折时期，锶的比值开始形成分化，洋壳锶的比值为0.701，陆壳锶的比值为0.704，锶的比值开始出现了两个演化线路图。

在地壳与洋壳开始形成之前。地幔已经开始了分化，地幔流体在运动过程中析出了质量相对较大的物质，轻质物质能保持其运动速率形成较流圈层。被析出的物质被排斥到最外层，其浆体的运动速度明下降，从而形成滯流圈层。

地幔流体在不断的析出中存在地幔亏损，但地球通过向心收缩在密度上弥补了这种亏损，使地幔流体可以持续折出。这必然会改变地幔流体的物质结构与密度，使早期与晚期的地幔物质存在不一样的状态。

铷-锶的变化、同位素锶比值的变化，都揭示了地球40-30亿年，30-27亿年铷-锶变化的不同，25亿年后铷-锶区域性质的变化。这些变化揭示地球不是由火球坍缩而来。而是由宇宙尘埃聚合而来。

如果地球由火球坍缩而来，它的质量、温度、重力环境都是由强到弱的过程。铷-锶比值的演化过程恰恰展示了地球由低温到“高温”的过程，更为重要的是它揭示了地壳物质的分异过程，这一点是地球坍缩理论所无法解释的。