Строительными блоками первых континентов являются три типа гранитоидных пород — тоналит, трондьемит и гранодиорит (ТТГ). 1 кредит
Геологи обнаружили недостающее звено в загадочной истории развития континентов — пересмотренную историю происхождения, которая не требует начала тектоники плит или какого-либо внешнего фактора для объяснения их формирования. Вместо этого результаты, недавно опубликованные в Природные коммуникацииполагаются исключительно на внутренние геологические силы, возникшие на океанических плато, сформировавшихся в течение первых нескольких сотен миллионов лет истории Земли.
Главным препятствием в понимании того, как формировались континенты во время архейского эона (от четырех до 2,5 миллиардов лет назад), стало определение строительных блоков ранней земной коры. Большая часть «новой» архейской коры, образовавшейся в этот период, представляла собой весьма отчетливую ассоциацию трех типов гранитоидных пород — тоналита, трондьемита и гранодиорита (ТТГ).
Понять, что пошло на создание ТТГ и магмы, из которой они образовались, было сложно, поскольку между их первоначальным плавлением и окончательной кристаллизацией произошло очень много геологических процессов. Ранее исследователи сосредоточили внимание на микроэлементном составе этих пород, надеясь найти подсказки о магмах ТТГ и их источнике.
Прорыв в исследованиях ТТГ
«Мы отследили определенный набор микроэлементов, на которые не влияют изменения, и которые в первозданном виде сохраняют признаки исходной магмы, из которой образовалась новая кора TTG», — сказал доктор Маттейс Смит, доцент и заведующий кафедрой канадских исследований в Университете Британской Колумбии ( UBC) Департамент наук о Земле, океане и атмосфере. «Эти элементы позволили нам оглянуться назад на химические изменения, через которые проходит магма ТТГ, и проследить состав расплава до их первоначального состояния и источника — скорее всего, своего рода габбро».
«Как ни странно, у многих людей есть разновидности этого типа камня в качестве кухонной столешницы», — говорит доктор Смит. «В некотором смысле, многие люди готовят свой ужин из того камня, из которого образовались наши современные континенты».
Большая часть континентальной коры, образовавшейся во время архейского эона, до сих пор является частью континентов, как видно из Скалистых гор в национальном парке Банф в Канаде. 1 кредит
Архейская кора ТТГ и сегодня является частью континентов. Например, в Северной Америке они составляют большую часть внутренних территорий Канады между горным поясом Кордильер на западе и горными поясами Гренвилл и Аппалачи на востоке. Большая часть Онтарио, Квебека, Манитобы, Саскачевана, Северо-Западных территорий и Нунавута состоит из фрагментов архейской коры, в которых преобладают ТТГ и их немного более молодые и более развитые гранитные аналоги.
«Все эти породы — и особенно их комбинации — можно объяснить с помощью модели, которую мы представляем», — сказал доктор Смит. «Наша модель представляет собой простую модель, в которой ТТГ, а также более молодые породы, с которыми обычно связаны ТТГ, возникли в результате медленного захоронения, утолщения и плавления коры-предшественника, которая, вероятно, напоминала океанические плато. Континентальной коре было суждено развиваться таким образом, потому что она продолжала погружаться все глубже, и у пород в ее основании не было другого выбора, кроме как плавиться. При этом они создали ТТГ, которые оказались выигрышным рецептом континентального выживания и роста».
Развенчание старых теорий
Открытие исследователями UBC автономного «внутрикорового» механизма образования ТТГ развеивает давнюю теорию о том, что архейские ТТГ образуются в первых зонах субдукции Земли и отмечают начало тектоники плит.
«Всегда стоял вопрос типа «курица и яйцо»: что было первым – начало тектоники плит или ТТГ-магматизм, создавший новую континентальную кору», – говорит доктор Смит. «Мы показываем, что эти вещи на самом деле могут быть не связаны напрямую. Признание типа материнской породы делает этот скачок возможным, а также устраняет необходимость в том, чтобы другие механизмы, такие как воздействие метеорита, объясняли рост первых настоящих континентов».
В исследовании доктора Смита и его команды из Университета Британской Колумбии использовались данные всех когда-либо проанализированных образцов ТТГ — образцов из архейских кратонных фрагментов, обнаруженных по всему миру и тщательно изученных исследователями за последние 30 лет. Это позволило доктору Смиту и его команде отфильтровать местные аномалии и аналитические проблемы, а также выявить реальные тенденции в составе горных пород. В исследовании использовался огромный объем данных, которые теперь доступны в репозитории геохимических данных «Геохимия горных пород океанов и континентов» с открытым исходным кодом, размещенном в Университете Георга-Августа в Геттингене.
Ссылка: «Архейская континентальная кора, образованная из основных кумулятов», Маттейс А. Смит, Кира А. Мусияченко и Йерун Гуманс, 24 января 2024 г., Природные коммуникации.
DOI: 10.1038/s41467-024-44849-4