Удары метеоритов назвали причиной образования первых континентов

Геологи проанализировали изотопный состав кислорода в зернах циркона из архейских пород кратона Пилбара. Результаты исследования говорят, что эти породы могли сформироваться в результате ударов метеоритов, что часто происходило в первый миллиард лет истории Земли. Результаты исследования опубликованы в Nature.

Причины образования и развития континентов на Земле — одна из бурно обсуждаемых тем в геологии. Приблизительно четыре миллиарда лет назад начали формироваться первые континенты. Редкие породы, свидетели тех времен, сохранились в так называемых кратонах — древних и стабильных частях континентальной литосферы.

Один из них — автралийский кратон Пилбара. Он состоит из амфиболитов, гранитов и других пород. Обычно настолько древние породы изменены метаморфизмом, гидротермальными растворами — то есть их исходный состав изменился со временем.

Чтобы получить первичную характеристику таких пород, изучают, например, циркон (силикат циркония). Этот минерал очень стойкий к внешнему воздействию, он кристаллизуется в магме одним из первых, поэтому сохраняет в своем составе неизмененные характеристики изначальной магмы.

Циркон универсальный минерал, его используют для целей геохронологии, петрохронологии, датирования по трекам деления, для определения источника вещества. В последнем случае изучают особенности его изотопного состава, например изотопов кислорода.

Группа исследователей из Австралии, Китая и США под руководством Тима Джонсона (Tim Johnson) из Университета Кертина измерила в кристаллах циркона возраст и отношение изотопов кислорода. Кристаллы циркона извлекли из пород кратона Пилбара и находящегося рядом кратона Йилгарн. Для определения возраста и изотопного состава кислорода геологи использовали масс-спектрометрию вторичных ионов. Этот метод позволяет измерять возраст и изотопный состав локально, в точке размером 10 микрон. Используя опубликованные и новые данные, группа исследователей выделила три этапа кристаллизации циркона.

Кристаллы первого этапа сформировалась 3,6—3,4 миллиарда лет назад и их изотопный состав кислорода указывает на кристаллизацию из гидротермально измененной базальтовой коры. Небольшую глубину плавления исследователи интерпретировали как результат столкновения с метеоритами. В результате ударов кора раскалывалась, появлялись зоны, по которым могла циркулировать морская вода, что приводило к гидротермальным изменениям.

Кристаллы циркона второй стадии сформировались 3,4—3,0 миллиарда лет назад и их изотопный состав кислорода свидетельствует, что они кристаллизовались из магм, образовавшихся в основании континента.

Изотопный состав кристаллов циркона третьей стадии (менее трех миллиардов лет назад) указывает на кристаллизацию из пород, которые претерпели цикл кристаллизации, разрушения и плавления. То есть источник этих цирконов — рециклированное вещество. А для этого уже должна существовать субдукция в том виде, в котором она существует сейчас. Но запустила этот процесс, по мнению ученых, именно бомбардировка Земли гигантскими метеоритами.

По другой теории породы кратона Пилбара образовались в результате гравитационного перемешивания. Кроме того, там расположен самый древний сохранившийся ударный кратер. А чтобы подробнее узнать, как ученые определяют возраст читайте наш материал «Капсулы времени».

Александр Марфин