Najwcześniejsze geochemiczne dowody tektoniki płyt znalezione w krysztale sprzed 3,8 miliarda lat

Najwcześniejsze geochemiczne dowody tektoniki płyt znalezione w krysztale sprzed 3,8 miliarda lat

Kilka starożytnych kryształów cyrkonu znalezionych w RPA zawiera najstarsze dowody subdukcji, kluczowego elementu tektoniki płyt, zgodnie z nowym badaniem opublikowanym dzisiaj w AGU Advances, czasopiśmie AGU poświęconym szeroko zakrojonym, ogólnodostępnym badaniom i komentarzom w całej Europie. Nauki o Ziemi i kosmosie.

Te rzadkie kapsuły czasu z młodości Ziemi wskazują na przejście około 3,8 miliarda lat temu z długowiecznej, stabilnej powierzchni skały do ​​aktywnych procesów, które kształtują dziś naszą planetę, dostarczając nowej wskazówki w gorącej debacie na temat powstania tektoniki płyt. ruch.

Skorupa ziemska i górna warstwa płaszcza tuż pod nią są rozbite na sztywne płyty, które poruszają się powoli po lepkich, ale ruchomych niższych warstwach skały płaszcza. Ciepło z jądra Ziemi napędza ten powolny, ale nieubłagany ruch, odpowiedzialny za wybuchy wulkanów, trzęsienia ziemi i wypiętrzenie łańcuchów górskich.

Szacunki, kiedy ten proces przyśpieszył i utworzyła się współczesna skorupa, wahają się od ponad 4 miliardów lat temu do zaledwie 800 milionów lat temu. Niepewność powstaje, ponieważ zapis geologiczny z młodości Ziemi jest skąpy, z powodu efektu recyklingu powierzchni samej tektoniki płyt. Prawie nic nie pozostało z Hadean Eon, pierwszych 500 milionów lat na Ziemi.

„Ziemia Hadean jest tym wielkim tajemniczym pudełkiem” – powiedziała Nadja Drabon, geolog z Uniwersytetu Harvarda i główna autorka nowego badania.

Małe kapsuły czasu

W ekscytującym kroku naprzód w rozwiązaniu tej zagadki, w 2018 roku Drabon i jej koledzy odkryli chronologiczną serię 33 mikroskopijnych kryształów cyrkonu z rzadkiego, starożytnego bloku skorupy w Pasie Barberton Greenstone w Południowej Afryce, który uformował się w różnych okresach 800 milionów lat, od 4,15 do 3,3 miliarda lat temu.

Cyrkon jest stosunkowo powszechnym minerałem pomocniczym w skorupie ziemskiej, ale starożytni przedstawiciele z Hadean Eon, 4 do 4,56 miliarda lat temu, są niezmiernie rzadcy, znajdowani tylko w 12 miejscach na Ziemi i zwykle w liczbie mniejszej niż trzy w każdym miejscu.

Izotopy hafnu i pierwiastki śladowe zachowane w cyrkoniach pasa Greenstone opowiadały historię o warunkach na Ziemi w czasie ich krystalizacji. Wydaje się, że cyrkonie mające 3,8 miliarda lat i młodsze uformowały się w skale doświadczając ciśnienia i topnienia podobnego do współczesnych stref subdukcji, co sugeruje, że skorupa mogła zacząć się poruszać.

„Kiedy mówię o tektonice płyt, mam na myśli konkretnie ustawienie łuku, kiedy jedna płyta przechodzi pod drugą i masz cały ten wulkanizm – pomyśl na przykład o Andach i Pierścieniu Ognia” – powiedział Drabon, opisując klasyczny przykład subdukcji.

„Po 3,8 miliarda lat następuje dramatyczna zmiana, w której skorupa ulega destabilizacji, powstają nowe skały i widzimy, że sygnatury geochemiczne stają się coraz bardziej podobne do tego, co widzimy we współczesnej tektonice płyt” – powiedział Drabon.

W przeciwieństwie do tego starsze cyrkonie zachowały dowody na globalną czapę „protoskorupy” pochodzącej z przetapiania skały płaszcza, która pozostawała stabilna przez 600 milionów lat.

Oznaki globalnej zmiany

Nowe badanie wykazało podobne przejście do warunków przypominających współczesną subdukcję w cyrkoniach z innych miejsc na świecie, datowanych na około 200 milionów lat od cyrkonii południowoafrykańskiej.

„Widzimy dowody na znaczącą zmianę na Ziemi około 3,8 do 3,6 miliarda lat temu, a ewolucja w kierunku tektoniki płyt jest jedną z wyraźnych możliwości”. – powiedział Drabon.

Chociaż nie są one rozstrzygające, wyniki sugerują, że globalna zmiana mogła się rozpocząć, powiedział Drabon, prawdopodobnie rozpoczynając i zatrzymując się w rozproszonych lokalizacjach, zanim osadzi się w wydajnym globalnym silniku stale poruszających się płyt, które widzimy dzisiaj.

Tektonika płyt kształtuje atmosferę Ziemi oraz jej powierzchnię. Uwalnianie gazów wulkanicznych i produkcja nowej skały krzemianowej, która pochłania duże ilości dwutlenku węgla z atmosfery, łagodzi duże wahania temperatury spowodowane zbyt dużą lub zbyt małą ilością gazów cieplarnianych.

„Bez całego recyklingu i tworzenia nowej skorupy, moglibyśmy przemieszczać się w tę iz powrotem od upału do mrozu” – powiedział Drabon. „To trochę jak termostat dla klimatu”.

Tektonika płyt była do tej pory obserwowana tylko na Ziemi i może być niezbędna do uczynienia planety zdatną do życia, powiedział Drabon, co sprawia, że ​​początki ruchów płyt są przedmiotem zainteresowania badań nad wczesnym rozwojem życia.

„Dorobek, jaki mamy dla najwcześniejszej Ziemi jest naprawdę ograniczony, ale samo zobaczenie podobnego przejścia w tak wielu różnych miejscach sprawia, że ​​naprawdę możliwe jest, że mogła to być globalna zmiana w procesach skorupy ziemskiej” – powiedział Drabon. „Jakaś reorganizacja miała miejsce na Ziemi”.

Click to rate this post!
[Total: 0 Average: 0]
science