Πετρώματα από τις πρώτες πραγματικές ηπείρους;

Τα δομικά στοιχεία των πρώτων ηπείρων αποτελούνται από τρεις τύπους γρανιτοειδών πετρωμάτων - τοναλίτη, τροντισμίτη και γρανοδιορίτη (TTG). Φωτογραφία: Jaana Halla

Οι ερευνητές ανακαλύπτουν πετρώματα από τις πρώτες πραγματικές ηπείρους.

Οι γεωεπιστήμονες ανακάλυψαν έναν κρίκο που λείπει στην αινιγματική ιστορία του πώς αναπτύχθηκαν οι ήπειροι - μια αναθεωρημένη ιστορία προέλευσης που δεν απαιτεί την έναρξη της τεκτονικής πλακών ή οποιονδήποτε εξωτερικό παράγοντα για να εξηγήσει τον σχηματισμό τους. Αντίθετα, τα ευρήματα που δημοσιεύθηκαν την περασμένη εβδομάδα στο Nature Communications βασίζονται αποκλειστικά σε εσωτερικές γεωλογικές δυνάμεις που εμφανίστηκαν στα ωκεάνια οροπέδια που σχηματίστηκαν κατά τα πρώτα εκατοντάδες εκατομμύρια χρόνια της ιστορίας της Γης.

Ένα σημαντικό εμπόδιο στην κατανόηση του τρόπου με τον οποίο σχηματίστηκαν οι ήπειροι κατά τη διάρκεια του Αρχαικού Αιώνα (4 δισεκατομμύρια έως 2,5 δισεκατομμύρια χρόνια πριν) ήταν ο εντοπισμός των δομικών στοιχείων του πρώιμου φλοιού της Γης. Μεγάλο μέρος του «νέου» αρχαϊκού φλοιού που σχηματίστηκε κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου περιελάμβανε μια πολύ ευδιάκριτη σύνδεση τριών τύπων απ΄ό γρανιτοειδή πετρώματα - τοναλίτη, τροντισμίτη και γρανοδιορίτη (TTG).

Η κατανόηση του τι συνέβη στην κατασκευή των TTG και του μάγματος από τα οποία σχηματίστηκαν ήταν δύσκολη, επειδή συνέβησαν τόσες πολλές γεωλογικές διεργασίες μεταξύ της αρχικής τήξης τους και της τελικής κρυστάλλωσής τους. Παλαιότεροι ερευνητές εστίασαν στη σύνθεση των ιχνοστοιχείων αυτών των πετρωμάτων, ελπίζοντας να βρουν ενδείξεις για τα μάγματα TTG και την πηγή τους.

«Παρακολουθήσαμε ένα συγκεκριμένο σύνολο ιχνοστοιχείων που δεν επηρεάζονται από την αλλοίωση και διατηρούν παρθένο τις υπογραφές από το αρχικό μάγμα που δημιούργησε τη νέα κρούστα TTG», δήλωσε ο Δρ. UBC, Τμήμα Επιστημών Γης, Ωκεανών και Ατμόσφαιρας. «Αυτά τα στοιχεία μας επέτρεψαν να κοιτάξουμε πίσω, μέσα από τις χημικές αλλαγές που περνούν τα μάγματα TTG και να εντοπίσουμε τις συνθέσεις τήγματος πίσω στην αρχική τους κατάσταση και πηγή - πιθανότατα ένα είδος γάβρου».

«Όπως είναι αστείο, πολλοί άνθρωποι έχουν ποικιλίες αυτού του τύπου βράχου ως πάγκο κουζίνας», λέει ο Δρ Σμιτ. «Κατά κάποιον τρόπο, πολλοί άνθρωποι ετοιμάζουν το δείπνο τους με τον τύπο βράχου που ήταν υπεύθυνος για τη δημιουργία των σύγχρονων ηπείρων μας».

Οι ερευνητές ανακαλύπτουν πετρώματα από τις πρώτες πραγματικές ηπείρους.

Μεγάλο μέρος του ηπειρωτικού φλοιού που σχηματίστηκε κατά τη διάρκεια του Archean Eon εξακολουθεί να είναι μέρος των ηπείρων σήμερα, όπως φαίνεται στα Βραχώδη Όρη στο Εθνικό Πάρκο Banff, στον Καναδά. Φωτογραφία: Gorgo.

Ο αρχαικός φλοιός  TTG εξακολουθεί να είναι μέρος των ηπείρων σήμερα. Για παράδειγμα, στη Βόρεια Αμερική αποτελούν μεγάλο μέρος του Καναδικού Εσωτερικού συστήματος μεταξύ της ορεινής ζώνης Cordillera στα δυτικά και των ορεινών ζωνών Grenville και Appalachian στα ανατολικά. Η πλειονότητα του Οντάριο, του Κεμπέκ, της Μανιτόμπα, του Σασκάτσουαν, των Βορειοδυτικών Εδαφών και του Νούναβουτ αποτελείται από θραύσματα αρχαικού φλοιού στα οποία κυριαρχούν τα TTG και τα ελαφρώς νεότερα και πιο εξελιγμένα αντίστοιχα από γρανίτη.

«Όλοι αυτοί οι βράχοι - και ειδικά ο συνδυασμός τους - μπορούν να εξηγηθούν από το μοντέλο που παρουσιάζουμε», είπε ο Δρ Σμιτ. «Το δικό μας είναι ένα απλό μοντέλο στο οποίο οι TTG, καθώς και οι νεότεροι βράχοι με τους οποίους συνδέονται συνήθως οι TTG, προέκυψαν από την αργή ταφή, την πάχυνση και την τήξη του φλοιού των προδρόμων που πιθανότατα έμοιαζαν με ωκεάνια οροπέδια. Ο ηπειρωτικός φλοιός προοριζόταν να αναπτυχθεί με τον τρόπο που εξελίχθηκε, επειδή συνέχιζε να θάβεται περαιτέρω και οι βράχοι στη βάση του δεν είχαν άλλη επιλογή από το να λιώσουν. Με αυτόν τον τρόπο, έφτιαξαν τα TTG που αποδείχθηκαν μια νικητήρια συνταγή για επιβίωση και ανάπτυξη στην ηπειρωτική χώρα».

Η ανακάλυψη από τους ερευνητές του UBC ενός αυτόνομου μηχανισμού «ενδοφλοιώδους» για την κατασκευή TTG καταρρίπτει τη μακροχρόνια θεωρία ότι τα αρχαϊκά TTG σχηματίζονται στις πρώτες ζώνες καταβύθισης της Γης και σηματοδοτούν την έναρξη της τεκτονικής πλακών.

«Υπήρχε πάντα ένα ερώτημα «κοτόπουλου και αυγού» για το ποιο ήταν το πρώτο - η έναρξη της τεκτονικής πλακών ή του μαγματισμού TTG για τη δημιουργία νέου ηπειρωτικού φλοιού», λέει ο Δρ. Smit. «Δείχνουμε ότι αυτά τα πράγματα μπορεί στην πραγματικότητα να μην σχετίζονται άμεσα. Η αναγνώριση του τύπου του βράχου της πηγής καθιστά αυτό το άλμα δυνατό και αφαιρεί επίσης την ανάγκη ύπαρξης άλλων μηχανισμών, όπως η πρόσκρουση μετεωρίτη, που εξηγούν την ανάπτυξη των πρώτων πραγματικών ηπείρων».

Η μελέτη από τον Δρ. Smit και την ομάδα του UBC χρησιμοποίησε δεδομένα από όλα τα δείγματα TTG που αναλύθηκαν ποτέ - δείγματα από θραύσματα του αρχαίου κρατικού που εκτέθηκαν παγκοσμίως εξονυχιστικά από ερευνητές τα τελευταία 30 χρόνια. Αυτό επέτρεψε στον Δρ Σμιτ και την ομάδα του να φιλτράρουν τις τοπικές ανωμαλίες και τα αναλυτικά ζητήματα και να κατανοήσουν τις πραγματικές τάσεις στη σύνθεση που καταγράφουν οι βράχοι.

 Η μελέτη χρησιμοποίησε έναν τεράστιο όγκο δεδομένων, τα οποία είναι τώρα διαθέσιμα στο χώρο αποθήκευσης γεωχημικών δεδομένων ανοικτού κώδικα Geochemistry of Rocks of the Oceans and Continents που φιλοξενείται από το Georg-August-Universität, Göttingen.

Γεωδίφης με πληροφορίες από Nature Communications

περισσότερα,

Archaean continental crust formed from mafic cumulates

Matthijs A. Smit, Kira A. Musiyachenko & Jeroen Goumans 

https://www.nature.com/articles/s41467-024-44849-4