Ученые, возможно, обнаружили старейший в мире дугообразный разлом в отдаленных пустынях северо-западной Австралии. Открытие показывает, что процессы тектоники плит действовали по крайней мере 3 миллиарда лет назад, подпитывая продолжающиеся научные дебаты.
«Это исследование ясно демонстрирует горизонтальные движения плит, которые имели место ранее 3 миллиардов лет назад», — рассказал соавтор исследования Тимоти Каски, директор Центра глобальной тектоники Китайского университета наук о Земле.
В исследовании, опубликованном в журнале Geology, ученые показали, что около 3 миллиардов лет назад крупные каменные блоки размером с город смещались горизонтально друг мимо друга по меньшей мере на 30 километров. Модели напоминают то, что геологи называют дугообразными трансформными разломами, наблюдаемыми в активных вулканических дугах, таких как Анды и Суматра. Если выводы верны, эти избитые породы могут быть самым ранним свидетельством горизонтальных движений плит, говорят исследователи, хотя не все эксперты в этом убеждены.
Тектоника плит, теория, лежащая в основе геологической активности Земли, формирует нашу планету с помощью гор, сдвига континентов и сейсмических потрясений. Однако точное определение истоков этого фундаментального процесса остается предметом споров.
Модели показывают, что на ранней Земле были менее развиты конвекционные потоки, необходимые для управления тектоникой плит, что предполагает, что толстая и жесткая внешняя кора образовала «застойную крышку», ограничивающую динамические горизонтальные движения. Хотя магматические тела могли подняться и затвердеть, жесткие плиты не могли столкнуться или субдуктироваться, чтобы сформировать вулканические горные цепи, наблюдаемые сегодня. Дискуссия сосредоточена вокруг того, когда развились конвекционные потоки, позволив «застойной крышке» Земли разбиться на отдельные тектонические плиты.
Некоторые ученые утверждают, что тектоника плит началась в Гадее, более 4 миллиардов лет назад. Другие полагают, что примитивная «единая крышка» или «застойная крышка» доминировала на ранней Земле примерно до 1 миллиарда лет назад.
Недавнее моделирование ИИ предполагает, что тектоническая активность может датироваться гадейским эоном, более 4 миллиардов лет назад. Однако проверка моделей с помощью прямых подсказок из древнейших и редко сохранившихся пород Земли является монументальной задачей.
Изучение этих ранних процессов затруднено из-за дефицита древних пород. Но австралийский кратон Пилбара с его породами возрастом 3,59 миллиарда лет является жизненно важным регионом для понимания происхождения тектоники плит. «Кратон Пилбара — это место, где геологи впервые сформулировали гипотезу «застойной крышки», — сказал Каски. Зона сдвига Мулгандинна — широкая область интенсивной деформации, включая горизонтальные сбросы, в пределах кратона Пилбара — может дать решающее понимание этого спора.
Аэрофотоснимок кратона Пилбара в Австралии, выполненный в псевдоцветах, на котором видны линии из обломков горных пород.
Исследователи использовали классические полевые наблюдения и магнитные данные высокого разрешения, чтобы связать захороненные особенности с геологией поверхности. Они опирались на предыдущие исследования, датирующие движение примерно 3 миллиардами лет назад, применяя методы структурной геологии для реконструкции смещения крупных, некогда связанных скальных тел по меньшей мере на 30 километров.
Когда плиты сталкиваются под странными углами в современных вулканических дугах, развиваются дугообразные трансформные разломы, что обеспечивает горизонтальное и вертикальное движение. Поскольку типы пород и модели разрушения зоны сдвига Мулгандиннах так похожи на современные вулканические дуги, Каски объяснил, что только глубокая субдукция, когда одна плита скользит под другой, может объяснить эти наблюдения. Следовательно, эти результаты подтверждают недавние модели ИИ, предполагающие, что тектоника плит была активна по крайней мере 3 миллиарда лет назад, а возможно, и более 4 миллиардов лет назад.
По словам Каски, эти исследования «представляют собой последний гвоздь в мифе о том, что на ранней Земле господствовала неподвижная крышка».
Не все согласны с тем, что это новое исследование разрешает спор. Тарас Герья , профессор наук о Земле в Швейцарском федеральном технологическом институте Цюриха, который не принимал участия в исследовании, остается осторожным. «Нет единого мнения о свидетельствах субдукции в Пилбаре», — сказал он. Он предположил, что другие процессы могут привести к аналогичным наблюдениям. «Эта модель разлома также может развиваться в так называемом режиме скользящей крышки», — добавил он, отметив промежуточное состояние, при котором литосфера Земли ведет себя как «скользящий» или полужесткий слой, а не как полностью жесткая плита.
Однако Саймон Лэмб из Университета Виктории в Веллингтоне Те Херенга Вака в Новой Зеландии, который рецензировал исследование, находит доказательства убедительными. «Трудно представить, как такие большие смещения могли произойти без субдукции. Таким образом, я рассматриваю это как убедительное доказательство тектоники плит», — сказал Лэмб.
«Если это выглядит так, пахнет так, то, скорее всего, это оно и есть», - резюмирует Каски.
