Ранняя эволюция Земли: новые данные о горных породах, образовавшихся 3,5 миллиарда лет назад
Нашей Земле около 4,5 миллиардов лет. На заре ее существования преобладали обширные океаны. Были частые извержения вулканов, а поскольку в атмосфере не было свободного кислорода, не было и озонового слоя. Это была динамичная и развивающаяся планета.
Ученым все это известно, но, конечно, в наших знаниях все еще есть пробелы. Например, хотя мы знаем, какие породы формировались в разных частях планеты 3,5 миллиарда лет назад, мы все еще не понимаем, какие геологические процессы привели к формированию этих образований.
К счастью, ответы на такие вопросы доступны. Свидетельства сохранились в древних вулканических и осадочных породах, относящихся к эпохе архея, от 4 до 2,5 миллиардов лет назад.
Эти породы найдены в древнейших частях кратонов. Кратоны — это фрагменты древних континентов, которые сформировались миллиарды лет назад. Их изучение дает представление о том, как протекали процессы внутри Земли и на ее поверхности в прошлом. Кратоны содержат множество различных групп горных пород, включая зеленокаменные породы и граниты.
Одним из примеров является кратон Сингхбхум в зеленокаменном поясе Дайтари в штате Одиша на востоке Индии. Эта древняя часть земной коры, обнаруженная в ходе предыдущих исследований, датировалась 3,5 миллиардами лет. Древнейшие скопления горных пород кратона в основном представляют собой вулканические и осадочные породы. Зеленокаменные породы — это скопления горных пород, состоящие в основном из подводных вулканических пород с незначительным количеством осадочных пород.
Группа ученых недавно опубликовала исследование, в котором сравнивается кратон Сингбхум с кратонами Южной Африки и Австралии. В них сохранились те же породы, в том же состоянии (не сильно деформированные или метаморфизованные), относящиеся к тому же периоду времени. Это лучшие архивы для изучения ранних процессов на поверхности Земли.
Ключевые выводы исследователей заключались в том, что взрывные извержения вулканов были обычным явлением на территории современных Индии, Южной Африки и Австралии около 3,5 миллиардов лет назад. Эти извержения в основном происходили под океанами, хотя иногда и над ними.
Понимание этих ранних процессов на Земле жизненно важно для того, чтобы собрать воедино эволюционную историю планеты и условия, которые, возможно, поддерживали жизнь в разные геологические эпохи.
Ученые взяли образцы некоторых пород с кратона Сингбхум, чтобы изучить их в лаборатории. Для сравнения были использованы существующие данные с того же участка, а также с участков в Южной Африке и Индии.
Подробные полевые исследования были дополнены радиометрическим датированием уран-свинцового (U-Pb) возраста. Этот распространенный и хорошо зарекомендовавший себя метод предоставляет информацию о том, когда кристаллизовалась магма; другими словами, он сообщает, когда образовалась горная порода. Таким образом, ученые смогли установить ключевые геологические временные рамки, чтобы проиллюстрировать, какие процессы происходили и когда.
Исследователи также обнаружили, что геология этого района имеет явное сходство с зеленокаменными поясами, задокументированными в районах Барбертон и Нондвени в Южной Африке, а также с кратоном Пилбара в Западной Австралии.
В частности, все эти районы пережили широко распространенные подводные мафические — то есть с высоким содержанием оксида магния — извержения вулканов между 3,5 и 3,3 миллиардами лет назад, сохранившиеся в виде лавовых подушек и коматиитов.
Это отличается от кремниевого вулканизма (повышенная концентрация диоксида кремния), который, как показали исследования, был распространен около 3,5 миллиардов лет назад.
Эти находки обогащают наше понимание древних вулканических и осадочных процессов и их значения в более широком контексте геологической и биологической эволюции Земли.
Эти открытия имеют решающее значение по нескольким причинам. Во-первых, они дают более четкую картину ранней тектонической активности Земли в архейские времена.
Во-вторых, уникальные геологические особенности кратона Сингбхум, включая его зеленокаменные пояса, предоставляют бесценную информацию о земной поверхности и атмосферных процессах. Это имеет решающее значение для гипотезы о ранних пригодных для жизни условиях и появлении жизни на Земле.
Кроме того, сравнение кратона Сингбхум с аналогичными кратонами в Южной Африке и Австралии позволяет построить более полную модель, связанную с геологическими процессами, которые происходили во времена архея. Это может помочь пролить свет на древние геодинамические процессы, которые были распространены в разных частях молодой Земли.
Это исследование подчеркивает необходимость дальнейшего изучения геологической истории древних кратонов по всему миру. Понимание этих ранних процессов на Земле жизненно важно для того, чтобы собрать воедино эволюционную историю планеты.
