Фото: Unsplash/CC0 Public Domain
Нашей Земле около 4,5 миллиардов лет. Еще в первые годы своего существования на планете доминировали обширные океаны. Часто происходили извержения вулканов, а поскольку в атмосфере не было свободного кислорода, не было и озонового слоя. Это была динамичная и развивающаяся планета.
Учёным всё это известно, но, конечно, в наших знаниях всё ещё есть пробелы. Например, хотя мы знаем, какие горные породы формировались в разных частях планеты 3,5 миллиарда лет назад, мы все еще понимаем, какие геологические процессы привели к этим образованиям.
К счастью, ответы на такие вопросы доступны. Доказательства сохранились в древних вулканических и осадочных породах, относящихся к архейскому периоду, между 4 и 2,5 миллиардами лет назад.
Эти камни встречаются в древнейших частях того, что сегодня является континентами, называемых кратонами. Кратоны — это части древних континентов, образовавшиеся миллиарды лет назад. Их изучение дает представление о том, как процессы внутри и на поверхности Земли действовали в прошлом. Они содержат множество различных групп пород, включая зеленокамни и граниты.
Одним из примеров является кратон Сингхбхум в Зеленокаменном поясе Дайтари в штате Одиша на востоке Индии. Предыдущие исследования показали, что эта древняя часть земной коры датируется 3,5 миллиардами лет назад. Самые старые комплексы горных пород кратона представляют собой в основном вулканические и осадочные породы, также известные как зеленокаменные последовательности. Зеленокамни представляют собой комплексы горных пород, состоящие в основном из подводных вулканических пород с небольшим количеством осадочных пород.
Моя исследовательская группа и я недавно опубликовали исследование, в котором сравнили кратон Сингхбхум с кратонами в Южной Африке и Австралии. Мы выбрали эти места потому, что на них сохранились одни и те же породы, в том же состоянии (не сильно деформированные и не метаморфизованные), одного и того же периода времени — около 3,5 миллиардов лет назад. Это лучшие архивы для изучения ранних процессов на поверхности Земли.
Наши ключевые выводы заключались в том, что около 3,5 миллиардов лет назад взрывные извержения вулканов были обычным явлением на территории современной Индии, Южной Африки и Австралии. Эти извержения в основном происходили под океанами, хотя иногда и над ними.
Понимание этих ранних земных процессов жизненно важно для объединения воедино эволюционной истории планеты и условий, которые могли поддерживать жизнь в различные геологические эпохи. Исследования такого рода также являются напоминанием о древних геологических чудесах, которые нас окружают, и о том, что еще многое предстоит открыть, чтобы понять историю нашей планеты.
Исследование
Мы взяли образцы камней из кратона Сингхбхум, чтобы изучить их в нашей лаборатории. В целях сравнения были использованы существующие данные с того же сайта, а также с сайтов в Южной Африке и Индии.
Наши подробные полевые исследования были дополнены радиометрическим датированием уран-свинца (U-Pb). Этот распространенный и хорошо зарекомендовавший себя метод дает информацию о том, когда кристаллизовалась магма; другими словами, он говорит нам, когда образовалась горная порода. Таким образом, мы смогли установить ключевые геологические временные рамки, чтобы проиллюстрировать, какие процессы происходили и когда.
Мы также обнаружили, что геология этой области имеет явное сходство с зеленокаменными поясами, обнаруженными в районах Барбертон и Нондвени в Южной Африке и кратоне Пилбара в западной Австралии.
В частности, во всех этих районах между 3,5 и 3,3 миллиарда лет назад произошли широко распространенные подводные мафические (то есть с высоким содержанием оксида магния) вулканические извержения, сохранившиеся в виде подушечной лавы и коматиитов.
Это отличается от кислого вулканизма (с повышенной концентрацией диоксида кремния), который, как показали исследования, был распространен около 3,5 миллиардов лет назад.
Эти открытия обогащают наше понимание древних вулканических и осадочных процессов и их значения в более широком контексте геологической и биологической эволюции Земли.
Годы становления нашей планеты
Наши открытия имеют решающее значение по нескольким причинам. Во-первых, они предлагают более четкую картину ранней тектонической деятельности Земли в архейский период, способствуя нашему пониманию годов формирования планеты.
Во-вторых, уникальные геологические особенности кратона Сингбхум, включая его зеленокаменные пояса, предоставляют бесценную информацию о поверхности Земли и атмосферных процессах. Это имеет решающее значение для выдвижения гипотезы о ранних условиях обитания и возникновении жизни на Земле.
Кроме того, сравнение кратона Сингбхум с аналогичными кратонами в Южной Африке и Австралии позволяет нам построить более полную модель, связанную с геологическими процессами, происходившими в архее. Это может помочь пролить свет на древние геодинамические процессы, которые преобладали в разных частях молодой Земли.
Это исследование подчеркивает необходимость дальнейшего изучения геологической истории древних кратонов по всему миру. Понимание этих ранних земных процессов жизненно важно для объединения воедино эволюционной истории планеты и условий, которые могли поддерживать жизнь.
Информация от: Разговором
