Мало что известно о природе и эволюции континентальной коры Земли до того, как она произошла несколько миллиардов лет назад, поскольку кратоны или стабильные участки литосферы возрастом более 2–3 миллиардов лет относительно редки.
Но кратоны являются домом для крошечных частиц циркона, которые содержат несколько изотопных систем, таких как уран, гафний, кислород или свинец, и предлагают один из способов заглянуть в прошлое на миллиарды лет.
Обломочные цирконы, обнаруженные в отложениях, выветренных из горных пород, могут содержать более непрерывные записи истории Земли, чем магматические цирконы, образовавшиеся из расплавленной породы или магмы. Но поскольку обломочным цирконам не хватает петрогенетической информации о материнских породах, из которых они произошли, они могут предполагать искусственно молодой возраст, а также неправильные изотопы гафния для древних пород.
Гуй-Мей Лу и его коллеги сосредоточили свое внимание на неповрежденном магматическом цирконе в своем новом исследовании, опубликованном в журнале Geophysical Research Letters.
Предыдущие исследования показали, что во время перехода от палеоархейской к мезоархейской эпохе, около 3 миллиардов лет назад, произошло увеличение изотопных соотношений гафния, обнаруженного как в обломочных, так и в магматических цирконах. Считается, что это увеличение является результатом омоложения земной коры, при котором новая магма внедряется в более старые породы земной коры. Широко распространено мнение, что это увеличение также отмечает переход от неподвижной коры и мантии к периоду более нестабильного движения плит.
Новое исследование, в котором изучались магматический циркон и другие геохимические свойства гранитоидных пород в блоке Янцзы на юго-западе Китая, кратоне, возраст которого превышает 3 миллиарда лет, бросает вызов этой теории. Исследователи предполагают, что глобальное омоложение земной коры в эту эпоху было результатом повышения температуры мантии, а не широко распространенной тектонической активности.
Данные, полученные в результате анализа изотопов в магматическом цирконе, позволяют предположить, что более молодая магма текла в существующую континентальную кору, вызывая плавление мантийных пород и скопление горячей магмы на границе коры и мантии. Часть этой частично расплавленной магмы могла бы остыть в гранитоиды, подобные тем, что находятся в юго-западном блоке Янцзы.
Этот процесс, возможно, сыграл значительную роль в росте континентальной коры и предлагает новые возможные объяснения происхождения тектонических конфигураций Земли, которые мы знаем сегодня.
