Ο παλαιότερος ηπειρωτικός φλοιός στη Γη αποσυντίθεται
Οι πρώτοι ήπειροι της Γης υποτίθεται ότι θα υπήρχαν για πάντα. Οι βαθιές ρίζες τους, με πάχος μεγαλύτερο από 190 χιλιόμετρα, κάποτε φαίνονταν πολύ κρύες και πολύ δυνατές για να τις ξεκολλήσει ο μανδύας.
Τώρα, μια μελέτη μοντελοποίησης με επικεφαλής τον καθηγητή Shaofeng Liu στο Πανεπιστήμιο Γεωεπιστημών της Κίνας δείχνει ότι ακόμη και ο πιο δοκιμασμένος στο χρόνο φλοιός μπορεί να διαλυθεί σε αργή κίνηση καθώς οι τεκτονικές δυνάμεις αλλάζουν κατεύθυνση και ρυθμό.
Κατανόηση του ηπειρωτικού φλοιού
Ο ηπειρωτικός φλοιός της Γης σχηματίζει το συμπαγές, εξωτερικό κέλυφος της λιθόσφαιρας του πλανήτη μας, αποτελώντας τις ηπείρους και τις υφαλοκρηπίδες. Αποτελείται κυρίως από γρανιτικά πετρώματα, τα οποία είναι λιγότερο πυκνά από τα βασαλτικά πετρώματα του ωκεάνιου φλοιού.
Αυτή η διαφορά στη σύνθεση και την πυκνότητα επιτρέπει στον ηπειρωτικό φλοιό να «επιπλέει» ψηλότερα στον μανδύα, δημιουργώντας την οικεία τοπογραφία των βουνών, των οροπεδίων και των κοιλάδων.
Σε αντίθεση με τον ωκεάνιο φλοιό , ο οποίος είναι γεωλογικά νέος και συνήθως ανακυκλώνεται πίσω στον μανδύα μέσω ζωνών καταβύθισης, ο ηπειρωτικός φλοιός μπορεί να είναι δισεκατομμυρίων ετών, διατηρώντας μια μακρά και σύνθετη γεωλογική ιστορία.
Ο ηπειρωτικός φλοιός σχηματίζεται μέσω διεργασιών όπως η συσσώρευση ηφαιστειακών τόξων , η πάχυνση του φλοιού και η διείσδυση μαγματικών σωμάτων με την πάροδο του χρόνου.
Η τεκτονική δραστηριότητα, όπως η σύγκρουση των ηπειρωτικών πλακών , συμβάλλει στην πάχυνση και την ανύψωση του φλοιού, οδηγώντας στον σχηματισμό μεγάλων οροσειρών όπως τα Ιμαλάια .
Προέλευση της επίμονης κρούστας
Ένα κρατώνι είναι ένας ηπειρωτικός πυρήνας που σχηματίστηκε πριν από δύο δισεκατομμύρια χρόνια και ψύχθηκε μέχρι που έγινε πλωτός και άκαμπτος. Ο ακρογωνιαίος λίθος του είναι μια παχιά λιθόσφαιρα που ασφαλίζει το μπλοκ στη θέση του ενώ οι νεότερες πλάκες του πλανήτη παρασύρονται από πάνω.
Για δεκαετίες οι γεωλόγοι φαντάζονταν αυτές τις καρίνες ως γεωλογικά σωσίβια. Η ιδέα άρχισε να αμφισβητείται όταν σεισμικές εικόνες κάτω από την ανατολική Κίνα αποκάλυψαν ένα χαμένο κάτω μισό και ένα ασυνήθιστα ζεστό βράχο του μανδύα, εκεί που θα έπρεπε να βρίσκεται ο κρύος μανδύας.
Το Κρατώνι της Βόρειας Κίνας κάποτε εκτεινόταν σε σχεδόν 500.000 τετραγωνικά μίλια και μετέφερε αρχαϊκά πετρώματα ηλικίας άνω των 2,5 δισεκατομμυρίων ετών.
Στα τέλη της Ιουρασικής περιόδου συγκρούστηκε με την πλωτή ωκεάνια πλάκα Ιζανάγκι. Αυτή η περίεργη σύγκλιση ανάγκασε μια φαρδιά, ρηχή πλάκα καταβύθισης να ισοπεδωθεί κάτω από την ήπειρο.
Η ομάδα του Liu χρησιμοποίησε τετραδιάστατα μοντέλα ροής του μανδύα που αναπαράγουν 200 εκατομμύρια χρόνια κίνησης των πλακών, της παραμόρφωσης του φλοιού και της ανόδου και της βύθισης του μανδύα.
Οι προσομοιώσεις αναπαρήγαγαν μια οριζόντια πλάκα πλάτους 6.000 μιλίων παγιδευμένη σε βάθη 255-410 μιλίων, αντιστοιχώντας εικόνες σεισμικής τομογραφίας από την Ασία έως τον δυτικό Ειρηνικό.
Ηπειρωτικός φλοιός, ανατροπή και επίπεδες πλάκες
Η καταβύθιση σε επίπεδες πλάκες συμπιέζει τον υπερκείμενο φλοιό, με αποτέλεσμα η περιοχή από την κορεατική χερσόνησο μέχρι τα βουνά Ταϊχάνγκ να μειώνεται, να ανεβαίνει και να αποβάλλει ιζήματα σε λεκάνες με ώθηση. Στην κορύφωση της συμπίεσης, ο ηπειρωτικός φλοιός πάχυνε κατά περίπου 54%.
Μια αλλαγή στη σχετική κίνηση της πλάκας πριν από περίπου 136 εκατομμύρια χρόνια ανέτρεψε το σενάριο. Το υπερκείμενο μπλοκ στράφηκε νότια, η καθοδική άκρη της πλάκας άρχισε να ξεφλουδίζει προς την ωκεάνια τάφρο και τα συμπιεσμένα υψίπεδα χαλάρωσαν.
Η ολίσθηση δημιούργησε μια ζώνη αρνητικής πίεσης, την οποία οι γεωεπιστήμονες αποκαλούν « μεγάλη σφήνα μανδύα », μεταξύ της υποχωρούσας πλάκας και της παχιάς λιθόσφαιρας. Το θερμό τήγμα από αυτή τη σφήνα μετασωματοποίησε την καρίνα, μειώνοντας το ιξώδες και την πυκνότητά της.
«Η αρχαία λιθόσφαιρα μπορεί να διασπαστεί και αυτή η αποσύνθεση μπορεί να προκληθεί από αυτή την ειδική μορφή καταβύθισης που συμβαίνει κοντά στις ωκεάνιες πλάκες, αποκαλύπτοντας πώς εξελίχθηκαν οι ήπειροι στην ιστορία της Γης», εξήγησε ο Λιού.
Ο φλοιός από πάνω αντέδρασε τεντώνοντας. Σεισμικές μελέτες δείχνουν ότι η λιθόσφαιρα της ανατολικής Βόρειας Κίνας έχει πλέον πάχος μικρότερο από 75 μίλια, μόλις το μισό του αρχικού της βάρους.
Μαθήματα για άλλα κρατώνια
Η Βόρεια Αμερική προσφέρει ένα νεότερο ανάλογο. Το επεισόδιο της επίπεδης πλάκας του Ουαϊόμινγκ που ξεκίνησε πριν από περίπου 90 εκατομμύρια χρόνια κάτω από τα σημερινά Βραχώδη Όρη ανύψωσε τη γη, αφυδάτωσε την καρίνα και προκάλεσε μεταγενέστερα ηφαιστειακά δάκρυα καθώς η πλάκα κύλησε προς τα πίσω.
Το περιθώριο της πλάκας των Άνδεων στη Νότια Αμερική παρουσιάζει παρόμοια πρώιμη συμπίεση ακολουθούμενη από ρήξη οπισθοδρομικού τόξου όπου η πλάκα υποχωρεί. Κάθε περίπτωση υποδηλώνει ότι η εγγύτητα σε ένα ενεργό περιθώριο, όχι η ηλικία, υπαγορεύει τη μοίρα ενός κρατονιού.
Γιατί έχει σημασία κάτι από όλα αυτά;
Οι καρίνες κρατονιού επηρεάζουν τα κοιτάσματα μεταλλεύματος, τις γεωθερμικές κλίσεις, ακόμη και τον τρόπο με τον οποίο οι ήπειροι κινούνται ως απόκριση στην απώλεια των πάγων.
Η καταστροφή μιας καρίνας μπορεί να μετακινήσει ηφαιστειακά τόξα και να ανοίξει ορυκτούς δρόμους που συγκεντρώνουν χαλκό, χρυσό και κρίσιμα σπάνια μέταλλα.
Η διαδικασία αυτή αλλάζει επίσης το ύψος της επιφάνειας. Το μοντέλο του Liu προβλέπει περισσότερα από 600 μέτρα δυναμικής ανύψωσης και καθίζησης σε όλη την ανατολική Κίνα από την Ιουρασική περίοδο.
Αυτή η αλληλεπίδραση μπορεί να διαμορφώσει μακροπρόθεσμα τις ροές των ποταμών και το ιστορικό των πλημμυρών από τον Κίτρινο Ποταμό μέχρι τη Θάλασσα Μποχάι.
Κατανόηση της ευπάθειας του κρατονιού
Δεν αντιμετωπίζουν όλα τα κρατόνια το ίδιο επίπεδο κινδύνου. Τα ευρήματα του Liu υποδεικνύουν έναν βασικό παράγοντα: τη γεωγραφική θέση.
Τα κρατόνια βαθιά ενσωματωμένα στο εσωτερικό του ηπειρωτικού φλοιού, όπως το Kaapvaal στη νότια Αφρική, παραμένουν προστατευμένα από τη διαταραχή που σχετίζεται με την καταβύθιση και παρουσιάζουν λίγα σημάδια αραίωσης.
Αντίθετα, τα κρατόνια με ακμή, όπως αυτά στην ανατολική Ασία ή τη δυτική Αμερική, βρίσκονται κοντά σε ενεργές ζώνες καταβύθισης , όπου η διείσδυση και η υποχώρηση των επίπεδων πλακών μπορούν να ασκήσουν επίμονη πίεση από κάτω.
Αυτές οι εξωτερικές πιέσεις, όχι η εσωτερική θερμότητα ή η δραστηριότητα των νεφώσεων, μπορεί να είναι οι κύριοι παράγοντες της τελικής τους καταστροφής.
Οι ήπειροι ήταν ανέκαθεν έργα σε εξέλιξη. Τα νέα αποτελέσματα υποστηρίζουν ότι, με την κατάλληλη ώθηση και έλξη, ακόμη και ο παλαιότερος βράχος στον πλανήτη μπορεί να κλαδευτεί, να αραιωθεί και τελικά να αφαιρεθεί από κάτω.
Η μελέτη δημοσιεύεται στο Nature Geoscience .
Γεωδίφης με πληροφορίες από τη σελίδα Earth.com
περισσότερα,
Craton deformation from flat-slab subduction and rollback- Shaofeng Liu, Bo Zhang, Pengfei Ma, Simon Williams, Chengfa Lin, Neng Wan, Chenglong Ran & Michael Gurnis
https://www.nature.com/articles/s41561-024-01513-2
https://www.earth.com/news/scientists-discover-that-the-oldest-continental-crust-on-earth-is-disintegrating/