Остатки ранней коры

Тектоника плит, главная парадигма современной геологии, утверждает, что поверхность Земли постоянно видоизменяется. Составляющие ее плиты, крупные блоки литосферы, перемещаются, подныривают друг под друга в так называемых зонах субдукции или расходятся с образованием новой коры между ними в других зонах, например в срединно-океанических хребтах.

Из-за этой постоянной циркуляции на планете почти не осталось пород, существовавших сразу после ее рождения около четырех миллиардов лет назад. Поэтому свои представления о том времени геологи основывают на косвенных данных, например на геохимических следах в виде изотопов горных, извлеченных из пород, которые существовали первые сто миллионов лет после образования Солнечной системы.

Концентрации короткоживущих изотопов ¹⁸²W, ¹⁴²Nd, ¹²⁹Xe на поверхности планеты показывают, что полного усреднения древних пород по объему планеты за время ее эволюции не случилось.

Международная коллаборация ученых Кельнского университета и Свободного университета Берлина только что доказала, что остатки земной коры первых континентов все-таки существуют. Этот древний материал был похоронен в глубинных резервуарах старой и холодной коры, скорее всего, более четырех миллиардов лет назад.

Неожиданный результат удалось получить при исследовании кратона Каапвал (Kaapvaal Craton) жесткого участка земной коры в древних породах Южной Африки. Изотопный анализ обнаружил здесь слабое снижение концентрации ¹⁸²W, продукта распада короткоживущего ¹⁸²Hf, характерного для процессов на Земле более четырех с половиной миллиардов лет назад. Ученые считают, что все дело в движении ранней коры, которая опустилась в глубокую мантию, подверглась там переработке, а затем поднялась на поверхность. Интересно, что такие же концентрации изотопов ученые наблюдали в определенных типах вулканических пород, называемых океанскими островными базальтами. Все это означает, что остатки ранней коры еще находятся под мантией.

В будущем авторы предлагают сравнить свои результаты с находками на других планетах во время космических миссий. К примеру, данные миссий на Марсе и упавшие на Землю марсианские метеориты показывают, что у Марса по-прежнему очень старая поверхность без признаков какой-либо тектоники плит, а геохимический состав пород Марса может отвечать составу пород ранней Земли.

(Proceedings of the National Academy of Sciences, 119, 18, 2022)