Новая земная кора возникла из-за процессов в океанических плато молодой Земли.
Источник: Jaana Halla
Первые континенты на Земле возникли в катархейском эоне (4,57 миллиарда лет назад), но сформировались лишь во время архейского (4−2,5 миллиарда лет назад). Большая часть оболочки нашей планеты, образовавшейся в этот период, представляла смесь трех типов гранитоидных пород — тоналита, трондьемита и гранодиорита (ТТГ). Эту группу тесно связывают с начальной тектоникой плит.
Однако научное сообщество до конца не понимало происхождение этих горных пород. Считалось, что ТТГ образовалась в ходе выделения и последующего плавления исходного комплекса минералов, по составу соответствующего толеитовым магмам. Некоторые эксперименты показывали, что смесь пород формируются из расплавленной базальтовой коры. Но в то же время рассматривались и другие метаморфические породы, которые могли быть предшественниками ТТГ.
Группа ученых из Швеции и Канады решила изучить количественное содержание титана и ниобия в родительских расплавах. Два этих элемента выбрали по нескольким причинам: они несовместимы, неподвижны в жидкости, наиболее распространены и максимально сохранили свои первозданные характеристики. Исследование опубликовано в журнале Nature Communications.
«Мы отследили особый набор микроэлементов, не изменившихся и сохранивших ряд признаков исходной магмы, из которой образовалась новая кора ТТГ. Эти элементы позволили нам проследить химические изменения, через которые прошли магмы ТТГ, и состав расплавов, выяснив их первоначальное состояние и источник — скорее всего, разновидности габбро», — отметил автор исследования Матисс Смит.
Геологи проанализировали данные обо всех найденных образцах породы ТТГ и построили модель ее возникновения. Результаты показали, что ранние породы появились в результате захоронения и плавления предшествующей коры, которая, как предполагают ученые, напоминала океаническое плато. Иными словами, эти породы образовались внутри коры, а не в результате столкновений литосферных плит.
Архейская кора ТТГ и сегодня является частью континентов. Например, в Северной Америке она составляет 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.
«Всегда существовал вопрос “курицы и яйца”: что появилось раньше — тектоника плит или магматизм ТТГ для создания новой континентальной коры. Мы показали, что на самом деле эти вещи могут быть не связаны напрямую. Признание типа исходной породы делает этот скачок возможным, а также снимает необходимость объяснять рост первых настоящих континентов другими механизмами, например метеоритным ударом», — заключил Матисс Смит.
В исследовании команды использовались данные всех когда-либо проанализированных образцов ТТГ, обнаруженных по всему миру и тщательно изученных исследователями за последние 30 лет. Это позволило доктору геологам отфильтровать местные аномалии, а также выявить реальные тенденции в составе горных пород.