این کریستال های ریز “کپسول های زمان” فعالیت زمین ساختی صفحه اولیه زمین هستند

کریستال های کوچک زیرکون مربوط به ۳.۸ میلیارد سال پیش حاوی اولین شواهد ژئوشیمیایی هستند که تاکنون در مورد فعالیت تکتونیکی صفحه در زمین وجود دارد.

ایزوتوپ ها و عناصر کمیاب حفظ شده در کریستال ها شواهدی را نشان می دهند که آنها در شرایط فرورانش تشکیل شده اند. – هنگامی که لبه یک صفحه تکتونیکی زیر لبه صفحه مجاور بلغزد و شرایط خاصی را ایجاد می کند. این محدودیت‌های جدیدی را برای ظهور تکتونیک صفحه‌ای در زمین ایجاد می‌کند.

از آنجایی که تکتونیک صفحه نقش کلیدی در ایجاد شرایط برای زندگی بر روی زمین، تغییر ترکیبات اقیانوس‌ها و اتمسفر داشت، درک زمان و چگونگی ظهور آنها نیز برای درک چگونگی رسیدن به اینجا مهم است. و چه چیزی یک سیاره را قابل سکونت می کند.

درک زمین شناسی زمین اولیه چیزی شبیه به یک چالش است. پوسته جهان ما در طول تاریخ ۴.۶ میلیارد ساله خود بسیار پویا بوده است، و تنها رکورد مستقیم هدین ائون – بین ۴.۶ تا ۴ میلیارد سال پیش – را می توان در کریستال های معدنی زیرکون یافت.

به نظر می رسد این کریستال ها از گزند زمان جان سالم به در می برند، اما به ندرت: فقط ۱۲ مکان روی زمین دانه‌های باستانی را تولید کرده‌اند، سه یا کمتر در بیشتر مکان‌ها.

اما اخیراً، تیمی از زمین‌شناسان گنج شگفت‌انگیزی را کشف کردند. مجموعه زمانی متشکل از ۳۳ کریستال زیرکون میکروسکوپی، مربوط به ۴.۱۵ تا ۳.۳ میلیارد سال پیش، در یک بلوک باستانی از پوسته زمین که در کمربند Barberton Greenstone در آفریقای جنوبی یافت شد.

این مجموعه فرصت نادری را فراهم کرد. برای بررسی شرایط در حال تغییر زمین اولیه، از هادین تا عصر ائوآرکئون، که از ۴ تا ۳.۶ میلیارد سال پیش وجود داشته است.

کریستال های معدنی می توانند به عنوان نوعی کپسول زمانی که حاوی اطلاعاتی در مورد شرایط تشکیل آنها و به ویژه کریستال های زیرکون است، می تواند برای این هدف علمی بسیار ارزشمند باشد. ایزوتوپ‌های فلز هافنیوم و عناصر کمیاب موجود در زیرکون را می‌توان برای استنباط درباره سنگ‌هایی که از آنها متبلور شده‌اند استفاده کرد.

تیمی از دانشمندان به سرپرستی ناجا درابون زمین‌شناس از دانشگاه هاروارد، زیرکون‌های کمربند گرین استون را برای بازسازی جدول زمانی شرایطی که تحت آن تشکیل شده‌اند، مورد مطالعه قرار دادند. آنها دریافتند که از حدود ۳.۸ میلیارد سال پیش به بعد، کریستال‌ها دارای نشانه‌های هافنیوم و عناصر کمیاب مشابه سنگ‌های امروزی هستند که در نواحی فرورانش – در لبه‌های صفحات تکتونیکی تشکیل شده‌اند.

این نشان می‌دهد که تکتونیک صفحه‌ای فعال بوده است. زمانی که آن کریستال ها شکل گرفتند، محققان گفتند.

“وقتی می گویم زمین ساخت صفحه، به طور خاص به یک قوس الکتریکی اشاره می کنم، زمانی که یک صفحه زیر صفحه دیگر می رود و شما آن همه آتشفشان را دارید – به آند برای مثال، و حلقه آتش، درابون گفت.

“در ۳.۸ میلیارد سال [پیش] یک تغییر چشمگیر در در اینجا پوسته بی‌ثبات می‌شود، سنگ‌های جدیدی تشکیل می‌شوند و می‌بینیم که نشانه‌های ژئوشیمیایی بیشتر و بیشتر شبیه آنچه در زمین ساخت صفحه‌ای مدرن می‌بینیم می‌شوند.” بیش از آن برش ۳.۸ میلیارد ساله در یک منطقه فرورانش شکل نگرفته است، بلکه احتمالاً قبل از اینکه گوشته توسط فرآیندهای تکتونیکی از عناصر مذاب بازالتی خالی شود، در یک “پروتوکراست” هادین متبلور شده است که از مواد گوشته ذوب شده تشکیل شده است. >

این تیم سپس یافته‌های خود را با کریستال‌های زیرکون که مربوط به همان زمان از سراسر جهان بودند مقایسه کردند تا مطمئن شوند که آنها فقط یک پدیده محلی را مشاهده نمی‌کنند. این زیرکن‌های دیگر انتقال‌های مشابهی را نشان دادند.

به‌دقت نمی‌دانیم که آیا دانه‌های ریز همه به تکامل جهان ما به سمت تکتونیک صفحه‌ای اشاره می‌کنند، اما نتایج قطعاً نشان می‌دهد که یک تغییر جهانی در حال رخ دادن است.

“ما شواهدی برای تغییر قابل توجهی در زمین در حدود ۳.۸ تا ۳.۶ میلیارد سال پیش می بینیم و تکامل به سمت تکتونیک صفحه یکی از احتمالات واضح است.” درابون گفت.

” رکورد ما برای اولین زمین واقعاً محدود است، اما فقط دیدن یک انتقال مشابه در مکان‌های مختلف بسیار امکان‌پذیر است که ممکن است یک تغییر جهانی در فرآیندهای پوسته باشد. نوعی سازمان‌دهی مجدد در زمین اتفاق می‌افتد.”

این تحقیق در AGU Advances منتشر شده است.