Ученые раскрыли процесс стабилизации континентов в древности
Древние обширные участки континентальной коры, называемые кратонами, помогали сохранять стабильность континентов Земли в течение миллиардов лет, даже когда смещались массивы суши, поднимались горы и формировались океаны. Ученым удалось раскрыть механизм, объясняющий как образовались кратоны около 3 млрд лет назад в новом исследовании, опубликованном 8 мая в журнале Nature.
Как сообщили ученые Пенсильванского университета, континенты, вероятно, возникли из океанов Земли не как стабильные массивы суши, отличительной чертой которых является верхняя кора, обогащенная гранитом. Скорее, воздействие ветра и дождя на свежую породу около 3 млрд лет назад спровоцировало серию геологических процессов, которые в конечном итоге стабилизировали кору, позволив коре выжить, не разрушаясь в течение миллиардов лет.
Ученые отметили, что полученные результаты могут дать новое понимание того, как развиваются потенциально пригодные для жизни планеты, похожие на Землю.
«Чтобы создать планету, подобную Земле, вам нужно создать континентальную кору, и вам нужно стабилизировать эту кору, — сказал доцент Джесси Рейминк. — Ученые считали, что это одно и то же — континенты стабилизировались, а затем поднялись над уровнем моря. Но мы хотим сказать, что эти процессы являются отдельными».
По словам ученых, кратоны простираются более чем на 150 км от поверхности Земли до верхней мантии, где они действуют подобно килю лодки, удерживая континенты на плаву на уровне моря или вблизи него в течение геологического времени.
В результате атмосферных воздействий элементы, выделяющие тепло, такие как уран, торий и калий, могут быть сконцентрированы в поверхностной коре, что позволяет более глубокой коре охлаждаться и затвердевать. По данным ученых. Этот механизм создал толстый, твердый слой породы, который, возможно, защитил дно континентов от дальнейшей деформации.
«Рецепт создания и стабилизации континентальной коры заключается в концентрации этих тепловыделяющих элементов, которые можно рассматривать как небольшие тепловые двигатели, очень близко к поверхности, — сказал доцент Эндрю Смай. — Это необходимо, потому что каждый раз, когда атом урана, тория или калия распадается, выделяется тепло, которое может повысить температуру земной коры. Горячая земная кора нестабильна — она подвержена деформации и не может удержаться на месте».
По словам ученых, когда ветер, дожди и химические реакции разрушали горные породы на ранних континентах, отложения и глинистые минералы смывались ручьями и реками в море, где они образовывали осадочные отложения, такие как сланцы с высокой концентрацией урана, тория и калия.
Столкновения между тектоническими плитами погребли эти осадочные породы глубоко в земной коре, где радиогенное тепло, выделяемое сланцами, вызвало таяние нижней части земной коры. Расплавы были плавучими и поднимались обратно к верхней коре, удерживая там тепловыделяющие элементы в горных породах, таких как гранит, и позволяя нижней коре остыть и затвердеть.
Считается, что кратоны образовались между 3 и 2,5 млрд лет назад — в то время, когда радиоактивные элементы, такие как уран, распадались примерно в два раза быстрее и выделяли в два раза больше тепла, чем сегодня.
В работе подчеркивается, что время, когда кратоны сформировались на ранней территории Средиземья, было уникально подходящим для процессов, которые, возможно, привели к их стабильности, сказал Рейминк.
Кратоны, которые обычно находятся в недрах континентов, содержат одни из древнейших горных пород на Земле, но их изучение остается сложной задачей. В тектонически активных районах в результате формирования горных поясов на поверхность могут подниматься породы, которые когда-то были погребены глубоко под землей.
Но истоки кратонов остаются глубоко под землей и недоступны. Ученые заявили, что будущая работа будет включать в себя отбор проб древних недр кратонов и, возможно, бурение керна для проверки их модели.
