太陽系的行星中，地球有一個特徵，使得研究地球的地質史非常困難，就是：地球的地殼是由活的板塊構成的。地球表面的陸地因此會聚合、分離，並且彼此碰撞。例如古生代晚期曾有一段時間，地球所有的陸地都聚集在一起，那塊巨大的陸地叫做「Pangaea」，中文翻譯成「盤古大地」。

 

 

地殼研究的難處：地殼沉陷和侵蝕作用

地殼由活的板塊構成還有一個後果，就是每個主要的地塊都在不斷更新。舊的地殼不斷沉陷，新的地殼不斷生成。結果地球表面很難找到原始地殼和地球生命史早期的生物化石。

此外，地球有濃密的大氣層，地表有大量的水，因此氣象系統非常活躍。地表受到各種自然因子的作用，例如風化、水蝕，使得原始地殼難以保存。於是有些問題不容易解答，例如地球科學家研究火山爆發後形成的火成岩，想知道地函的化學組成、同位素組成，結果發現各地地函的化學組成、同位素組成都不同。有些學者認為是因為原始地殼不斷沉陷到地函中，汙染了地函。

現在有個研究團隊利用南太平洋庫克群島（澳洲正東方）2,000萬年前形成的火山岩，估計出地殼的循環周期。他們利用的是橄欖輝綠石。

 

 

 
橄欖輝綠石是含鎂、鐵的矽酸鹽結晶，在地下幾公里處形成；噴湧到地表後，禁得起風化、侵蝕；其中含有硫化物。分析結果顯示那些硫化物不是生物產物，未經過生物汙染。關鍵線索是其中的硫同位素比例。

研究人員認為那些硫化物最晚在24億5,000萬年前的地面上形成。那時實行光合作用的生物還沒有演化出來，地球大氣中氧的比率很低。陽光（紫外線）與硫的光反應，造成硫同位素以特有的比例組成。實行光合作用的生物演化出來之後，大氣中氧的比率快速提升，臭氧層出現了，紫外線與硫的光反應不再活躍，硫化物中硫同位素的比例就變了。

這個發現的意義是，科學家終於獲得了一個地殼表面物質再循環的數據：地殼表面的物質沉陷到地函中，要過24億5,000萬年才能再見天日。而且，原始地殼的組成經過這麼長的時間後並沒有變化。

過去有些學者相信，地球板塊運動是後來才出現的，因為原始地球內部的溫度很高，不會容許板塊下沉到地函中。新的證據則顯示，地球的板塊運動最晚在24億5,000萬年前就開始了。