Дослідники проаналізували давні цирконієві зерна з Австралії, про що вони пишуть у журналі Nature Communications. Виявилося, що стабільні породи геологічної платфоми, яка лежить в основі Західної Австралії, сформувалися після виливу нової, нещодавно витягнутої з мантії магми.
Marc Szeglat / Unsplash
Як формувалася кора Землі?
Найстаріша збережена континентальна земна кора походить з еоархейської епохи (приблизно 4 мільярди років тому). Тобто, ця стабільна кора з’явилася через понад 500 мільйонів років після утворення планети. Традиційно таку затримку в утворенні стабільної кори пояснюють знищенням попередньої кори гадейського еону внаслідок інтенсивного бомбардуваннями метеоритами, перемішування мантії або субдукції (занурення тектонічних плит одна під одну). Однак цим моделям продовжують кидати виклик залишки гадейської кори, зокрема, давніх цирконів у більш молодих породах. Це вказує на те, що потенційно великі масиви гадейської кори пережили перехід між гадеєм та еоархейською епохою. Альтернативна точка зору припускає, що в еоархеї відбулася фундаментальна зміна процесів утворення кори, що дозволило сформувати перші стабільні геологічні платформи.
Гранодіорит. Rudolf Pohl / Wikimedia Commons
У збереженій еоархській корі переважають гірські породи тоналіт, тронгейміт, гранодіорит. Вони здебільшого утворюються двоступеневим процесом: початковим формуванням первинної кори шляхом часткового розплавлення мантії, а потім частковим плавленням цієї кори з утворенням розвинутої магми. Основними попередниками цих мінералів можуть слугувати два типи джерел: молоді резервувари, які переплавляються незабаром після вилучення з мантії та формування кори; або ж давні джерела, які перебували в корі сотні мільйонів років.
Що аналізували вчені?
Дослідники зосередилися на Йілгарнському кратоні (Yilgarn Craton), який лежить в основі Західної Австралії та містить одну з найстаріших ділянок еоархейської кори. Стара стабільна частина континентальної літосфери, що містить кору і мантію. У зернах циркону тут зберігаються свідчення магматизму, що відбувався 4,37 - 4 мільярди років тому. Науковці проаналізували ізотопи урану та свинцю, а також гафнію, збережені в цирконі.
Про що вони дізналися?
Вияивлося, що збереження кори в Йілгарнському кратоні розпочалося 3,75 мільярдів років тому. Цей час збігається із поступовою зміною характеристик магматичного джерела. Тобто, відбулося оновлення кори завдяки виливу молодої магми, хоча до цього циркон формувався переплавленням вже існуючої кори. Подібні риси фіксувалися також у кількох інших геологічних платформах. Стабілізації кори також сприяло утворення літосферної мантії. Видалення заліза та летких компонентів із неї сформувало молоду магму та утворило шар виснаженої розплавом літосферної мантії. Підвищена механічна міцність і плавучість цього залишку стабілізувало його проти руйнування конвекційною мантією. Сильно виснажена літосферної мантія завтовшки до 200 кілометрів знаходиться під більшістю архейських кратонів, вона сприяла довгостроковому збереженню розташованої на ній кори.
Зміни в корі на межі гадейського та архейського еонів. Гадейська кора містить незначні розплави, утворені внутрішньою диференціацією або ударним плавленням. Вона частково зберігається в архейському еоні та переробляється в зонах субдукції або товстих плато над перемішуванням мантії, утворюючи молоду магму. Це також сприяє формуванню виснаженої та плавучої літосферної мантії, яка стабілізує основу земної кори перших земних кратонів. Jacob A. Mulder et al.