Геологи отодвинули начало тектонического движения плит на 500 миллионов лет назад

Анализ содержания изотопов титана в глинистых сланцах показал, что уже три с половиной миллиарда лет назад в континентальной коре преобладали минералы с большим содержанием кремния и алюминия. Это свидетельствует о том, что тектоническое движение плит началось примерно на 500 миллионов лет раньше, чем предполагалось. Работа опубликована в Science.

Континентальные и океанические участки современной земной коры довольно сильно отличаются друг от друга как по толщине, так и по составу. Если в океанической коре преобладают базальтовые породы с большим содержанием мафических минералов (в которых много железа и магния), то в континентальной коре больше салических минералов (в которых много алюминия и кремния). Это происходит в результате довольно быстрого обновления океанической коры: в срединно-океанических хребтах из магматических пород образуется новая кора, а в зонах субдукции она превращается в эклогиты и начинает медленно опускаться вглубь мантии. Это приводит к полному обновлению коры примерно за 100 миллионов лет.

Когда состав и свойства океанической и континентальной коры стали расходиться, оставалось непонятным, но считалось, что это произошло примерно три миллиарда лет назад. При этом именно это расхождение привело к формированию атмосферы в ее нынешнем виде и транспорту необходимых для жизни элементов в океан.

В своей новой работе американские геологи изучили состав глинистых сланцев континентальной коры для того, чтобы определить, как изменялось со временем соотношение в коре салических и мафических минералов. Для определения состава коры ученые изучили изменение изотопного состава титана и соотношения содержания никеля к кобальту.

Авторы работы отмечают, что измерять напрямую содержание оксида кремния в коре для подобного анализа нельзя, потому что оно может изменяться уже в более поздние периоды в результате эрозии или диагенеза. Однако известно, что в вулканических породах изотопный состав титана коррелирует с концентрацией оксида кремния, поэтому его можно считать достоверным источником информации о минеральном составе коры.

Исходя из полученных данных, ученые рассчитали динамику соотношения минералов в континентальной коре за последние три с половиной миллиарда лет. В результате было показано, что в течение всего изученного периода салические минералы были основным компонентом коры, а в последние два с половиной миллиарда лет соотношение салических и мафических минералов вообще практически не изменялось.

По словам ученых, единственным возможным объяснением этого факта может быть то, что тектоническое движение плит с выраженными зонами субдукции в океанских областях началось три с половиной миллиарда лет назад, а может, даже и раньше.

Ученые отмечают, что полученные ими данные противоречат высказанным ранее гипотезам о том, что в архейский период континентальная кора состояла преимущественно из салических минералов и только позже (около двух с половиной миллиардов лет назад) стала мафической.

Изменение минерального состава континентальной коры оказало значительное влияние на протекающие на Земле процессы — не только в лито-, гидро- и атмосферах. Например, недавно ученые показали, как возникновение глины могло повлиять на зарождение жизни.

Александр Дубов