地球早期的高熱流環(huán)境、隕石轟擊、以及變質(zhì)變形作用的疊加，使得諸多關(guān)鍵地質(zhì)記錄殘缺不全。而與此相關(guān)的早期地殼-地幔的性質(zhì)、地球早期的構(gòu)造體制等問題仍是地球科學(xué)領(lǐng)域的基礎(chǔ)問題。從地球化學(xué)角度而言，硅酸巖地球由原始地幔、虧損地幔和陸殼三個(gè)儲(chǔ)庫組成，其中虧損地幔是原始地幔部分熔融、熔體抽取形成地殼之后的殘余。如果地球早期確有大量陸殼存在，則會(huì)造成地幔的強(qiáng)烈虧損。近年來，不同學(xué)者依據(jù)不同的地球化學(xué)指標(biāo)推測，相當(dāng)于現(xiàn)今大陸地殼40%-100%的規(guī)模在38億年前就已經(jīng)形成，但38億年前的鋯石記錄中并未發(fā)現(xiàn)存在可信的Lu-Hf同位素虧損的證據(jù)，即從鋯石Lu-Hf同位素角度而言，地球早期的地幔仍呈原始地幔特征，表明地球早期不可能有大量陸殼存在。為解決上述矛盾，中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所巖石圈演化國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室副研究員劉鵬及其合作者對(duì)華北克拉通東部的曹莊鉻云母石英巖進(jìn)行鋯石的U-Pb年齡與Hf-O同位素研究。

研究發(fā)現(xiàn)，在篩選得到的碎屑鋯石中，約37%具有高于球粒隕石的Hf同位素組成，但在總體上仍大致分布于球粒隕石演化線兩側(cè)。這與全球古老鋯石的Hf同位素成分類似，表明鋯石Hf同位素不支持地球早期有虧損地幔的存在。盡管鋯石長期被視作示蹤早期地殼演化可信賴的礦物，但過去研究中即便以完好的鋯石為研究對(duì)象，仍不可避免地忽視了鋯石自身所帶來的偏差和早期構(gòu)造環(huán)境的影響。

絕大多數(shù)始太古代-冥古宙的鋯石來自于TTG（英云閃長巖-奧長花崗巖-花崗閃長巖）巖石。地球化學(xué)和實(shí)驗(yàn)巖石學(xué)證據(jù)表明，TTG通常由富集的鎂鐵質(zhì)源區(qū)分異而來，那么利用這些鋯石所得到的地幔源區(qū)成分應(yīng)是富集地幔的特征。全球TTG的微量元素和同位素?cái)?shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)證實(shí)了這一點(diǎn)，即TTG的原巖所對(duì)應(yīng)的地幔源區(qū)也應(yīng)是未分異的。虧損源區(qū)不易形成TTG，也不易被TTG中的鋯石所記錄。

此外，基于鋯石Hf同位素反演地幔源區(qū)的同位素特征，其中一個(gè)假設(shè)是，這些鋯石所賦存的地殼具有較短的居留年齡，即巖漿從地幔分離后，其Lu-Hf同位素未經(jīng)長期演化，就較快地被鋯石記錄下來。但不同于現(xiàn)今殼幔強(qiáng)烈相互作用的俯沖構(gòu)造體制，在遲滯蓋層體制主導(dǎo)的冥古宙-始太古代，鎂鐵質(zhì)巖石常常可以在封閉體系下保存幾億年，甚至超過10億年，如果用平均鎂鐵質(zhì)地殼成分（¹⁷⁶Lu/¹⁷⁷Hf=0.022）計(jì)算，其εHf值平均每一億年會(huì)低估0.8ε。因此，始太古代-冥古宙大多數(shù)鋯石所反映的球粒隕石特征，應(yīng)當(dāng)被視作是地幔源區(qū)的最小值，即地幔真實(shí)值應(yīng)該普遍高于球粒隕石。

更直接的證據(jù)可能來自于鎂鐵質(zhì)-超鎂鐵質(zhì)巖石。西格陵蘭和Isua綠巖帶等古老地體均發(fā)育有虧損-超虧損的橄欖巖、玄武巖等巖石記錄。而諸如¹⁴²Nd同位素和Mo同位素等的研究則揭示了更早期的地幔不均一性的存在。綜合巖石學(xué)和地球化學(xué)證據(jù)以及該研究，研究人員認(rèn)為，地球早期（4.4-3.8Ga）球粒隕石質(zhì)的鋯石Hf同位素組成表明當(dāng)時(shí)全球性地幔虧損已普遍存在。