Первые континенты образовались еще до начала тектоники плит, утверждает новое исследование и объясняет процесс формирования пород, дошедших до наших дней.
Первые континенты появились примерно 3,5 миллиарда лет назад, но геологи не совсем понимают процесс их формирования. Новое объяснение связывает их возникновение с объединением трех типов крупнозернистых пород, называемых гранитоидами, которые могут показаться очень знакомыми тем, кто недавно делал ремонт в доме.
Когда Земля остыла и на ней образовались океаны, это было почти всё, что у нее было. Суша ограничивалась небольшими вулканическими островами, которые уже давно исчезли с лица земли. Однако мы знаем, что фрагменты ранних континентов сохранились в Западной Австралии, на севере Канады и в Гренландии. Они постепенно разрастались, превращаясь в современные версии этих мест, в то время как другие континенты появились сотни миллионов – или даже миллиарды – лет спустя.
Однако процесс формирования первой коры озадачил геологов, особенно относительно того, была ли здесь замешана тектоника плит. Любая кора возрастом почти четыре миллиарда лет повидала многое за это время, поэтому трудно определить ее индивидуальную природу. Даже если бы мы могли увидеть свежие породы, процесс от извержения магмы до кристаллизации, вероятно, был сложным и его трудно проследить в обратном направлении.
Тем не менее доктор Матисс Смит и его коллеги из Университета Британской Колумбии утверждают, что именно это им и удалось сделать. “Мы отследили особый набор микроэлементов, которые не подвержены изменению и сохраняют первозданные признаки исходной магмы”, – говорится в заявлении Смита. Авторы считают, что соотношение этих элементов, некоторые из которых довольно редки, является ключом к разгадке произошедшего.
Первородная кора состояла из трех типов пород: тоналита, трондьемита и гранодиорита, известных под общим названием ТТГ. Предыдущие исследования ТТГ изучали образцы из всего из нескольких мест, но Смит и его коллеги проанализировали материалы, собранные по всему миру, чтобы найти общие черты и проигнорировать все остальное.
“Эти элементы позволили нам проследить химические изменения, которые претерпевает магма ТТГ, и проследить составы расплавов до их первоначального состояния и источника”, – добавил Смит. Он предполагает, что источником, скорее всего, была габбро – порода, образовавшаяся в результате медленного охлаждения магмы, богатой магнием и железом.
Процесс, предложенный авторами, объясняет состав более древних частей континентов, ставших их основой.
“Все эти породы – и особенно их сочетание – можно объяснить с помощью представленной нами модели”, – утверждает Смит. “Наша модель проста: ТТГ, а также более молодые породы, с которыми обычно ассоциируются породы ТТГ, возникли в результате медленного погружения, утолщения и плавления коры-предшественницы, которая, вероятно, напоминала океанические плато. Континентальной коре было суждено развиваться так, как она развивалась, потому что она все больше погружалась, и у пород в ее основании не было другого выбора, кроме как плавиться. При этом они образовывали ТТГ, которые оказались удачным составом для выживания и роста континента”. Под всеми этими материалами температура, вероятно, превышала 1 600°C.
Если модель выдержит тщательную проверку, она решит проблему для геологов. Предыдущие модели предполагали, что ТТГ образовались в первых зонах субдукции после начала тектоники плит. Однако время зарождения тектоники плит остается неопределенным, и есть подозрения, что она явно моложе первых континентов, что создает очевидную проблему.
“Всегда существовал вопрос “курицы и яйца”: что появилось раньше – начало тектоники плит или магматизма ТТГ для создания новой континентальной коры”, – говорит Смит. “Мы показываем, что на самом деле эти вещи могут быть не связаны напрямую. Признание типа исходной породы делает это различие возможным, а также снимает необходимость объяснять рост первых настоящих континентов другими механизмами, такими как воздействие метеоритов”.
В настоящее время кора ТТГ составляет лишь небольшую часть Земли, но она и родственные ей чуть более молодые породы по-прежнему составляют большую часть Северной Америки, в частности.
“Как ни странно, у многих людей на американском континенте есть разновидности этой породы в качестве кухонной столешницы”, – говорит доктор Смит. “В каком-то смысле домохозяйки готовят обед на породе, из которой образовались наши современные континенты”.
Исследование опубликовано в открытом доступе в журнале Nature Communications.
Читайте также: Доказывают ли мумии существование древних трансконтинентальных контактов?