Тектоника плит 4 миллиарда лет назад, возможно, помогла зарождению жизни на Земле

Возраст самого старого поверхностного слоя Земли, образующего континенты, называемого корой, составляет около 4 миллиардов лет, и он состоит из вулканических пород толщиной 25–50 км, известных как базальты. Первоначально учёные думали, что вся планета покрыта единой литосферной корой, тогда как отдельные плиты, которые мы видим сегодня, начали формироваться только 1 миллиард лет спустя. Однако отношение к этой гипотезе подвергается сомнению.


Механизм формирования этой континентальной коры несколько загадочен: теперь ученые предполагают, что он мог быть вызван тектоникой плит — движением основных поверхностных плит Земли по земному шару в течение миллиардов лет, формирующим массивы суши и топографические особенности, которые мы видим сегодня.

Одна теория фокусируется на том, когда плиты сходятся, часто вызывая погружение одной под другую, что приводит к частичному плавлению и изменению состава магмы, в то время как другая изучает механизмы, происходящие внутри самой коры (на глубине менее 50 км), которые полностью отделены от границ плит, но также вызывают частичное плавление.

Новое исследование, опубликованное в журнале Nature Geoscience, сообщает об экспериментальной работе по исследованию аналога океанических плато, больших плоских возвышений с крутыми краями, которые представляют собой раннюю базальтовую кору, первоначально образовавшуюся в эоархее (3,6–4 миллиарда лет назад).



Доктор Алан Хасти из Эдинбургского университета и его коллеги подвергли примитивные базальты океанических плато юго-западной части Тихоокеанского плато Онтонг-Ява экспериментам по плавлению при высоких температурах и давлении.

Обнаруженная континентальная кора не могла образовываться при давлении 1 ГПа, что соответствует глубине ~ 30 км) и плагиоклазовый полевой шпат (стабилен до ~ 1,8 ГПа, глубина ~ 60 км), рутил (стабилен при давлениях 0,7-1,6 ГПа, глубина ~25–55 км) и амфибол (контролирует реакции дегидратации и плавления).

Результаты экспериментов показали, что гранат и рутил не стабилизировались при температуре 50–55 км) было стабильным для граната, что усилило ранее существовавшее мнение о стабильности при давлении 1 ГПа и, следовательно, увеличило глубину образования. Следовательно, субдукция является более подходящим механизмом для объяснения этой реакции.

Моделирование также предполагает, что ранние магмы подвергались фракционной кристаллизации по мере того, как они поднимались сквозь земную кору, в результате чего кристаллы отделялись от жидкой магмы, в результате чего оставшийся пул магмы обеднялся определенными элементами, использованными в исходных кристаллах, поэтому состав постоянно менялся по мере формирования новых кристаллов.

Благодаря этому исследовательская группа определила кристаллизацию амфибола как основную причину частичного плавления, поскольку это водный минерал, который мог быть включен в кору путем опрокидывания и захоронения. Это соответствует признакам известных эоархейских вулканических пород, таких как тоналиты и трондьемиты.

Зеленокаменный пояс Исуа в Гренландии и архейский Кратон Невольников в Канаде считаются двумя остатками сходящихся границ плит над древними зонами субдукции. В таких областях метабазитовая (метаморфизованная базальтовая и родственные породы) магма смешивалась с жидкостями из плавящейся субдуцирующей коры, образуя новую богатую кремнеземом магму, что положило начало циклу разрушения и возрождения континентов, что и сформировало мир, который мы видим сегодня.