Jordens tidlige udvikling:Frisk indsigt fra klipper dannet for 3,5 milliarder år siden

Vores jord er omkring 4,5 milliarder år gammel. Helt tilbage i de tidligste år dominerede store oceaner. Der var hyppige vulkanudbrud, og fordi der ikke var fri ilt i atmosfæren, var der intet ozonlag. Det var en dynamisk og udviklende planet.

Forskere ved alt dette - men selvfølgelig er der stadig huller i vores viden. For eksempel, mens vi ved, hvilken slags sten der blev dannet på forskellige dele af planeten for 3,5 milliarder år siden, forstår vi stadig, hvilke geologiske processer der drev disse formationer.

Heldigvis er svarene på sådanne spørgsmål tilgængelige. Beviser er bevaret i ældgamle vulkanske og sedimentære bjergarter, der går tilbage til den arkæiske tidsalder, mellem 4 milliarder og 2,5 milliarder år siden.

Disse klipper findes i de ældste dele af det, der i dag er kontinenterne, kaldet kratoner. Kratoner er stykker af gamle kontinenter, der blev dannet for milliarder af år siden. At studere dem giver et vindue til, hvordan processer inden for og på Jordens overflade fungerede i fortiden. De er vært for en række forskellige grupper af klipper, herunder grønne sten og granitter.

Et eksempel er Singhbhum Craton, i Daitari Greenstone Belt i staten Odisha i det østlige Indien. Denne ældgamle del af jordskorpen er blevet fundet i tidligere forskning, der går tilbage til 3,5 milliarder år siden. Kratonens ældste bjergarter er stort set vulkanske og sedimentære bjergarter, også kendt som grønstensrækker. Grønsten er stensamlinger, der hovedsageligt består af undersøiske vulkansten med mindre sedimentære sten.

Mit forskerhold og jeg offentliggjorde for nylig en undersøgelse, hvor vi sammenlignede Singhbhum-kratonet med kratoner i Sydafrika og Australien. Vi valgte disse steder, fordi de bevarer de samme slags sten, i samme tilstand (ikke intenst deformeret eller metamorfoseret), fra samme tidsperiode - for omkring 3,5 milliarder år siden. De er de bedste arkiver til at studere tidlige jordoverfladeprocesser.

Vores nøgleresultater var, at eksplosive vulkanudbrud var almindelige i det, der i dag er Indien, Sydafrika og Australien for omkring 3,5 milliarder år siden. Disse udbrud fandt for det meste sted under oceanerne, dog nogle gange over dem.

At forstå disse tidlige jordprocesser er afgørende for at sammensætte planetens evolutionære historie og de forhold, der kan have opretholdt liv under forskellige geologiske epoker. Denne form for forskning er også en påmindelse om de gamle geologiske vidundere, der omgiver os - og at der er meget mere at opdage for at forstå historien om vores planet.

Undersøgelsen

Vi prøvede nogle sten fra Singhbhum-kratonet, så vi kunne studere dem i vores laboratorium. Eksisterende data fra det samme websted, såvel som websteder i Sydafrika og Indien, blev brugt til sammenligningsformål.

Vores detaljerede feltbaserede undersøgelser blev suppleret med uran-bly (U-Pb) radiometrisk aldersdatering. Denne almindelige og veletablerede metode giver information om, hvornår en magma krystalliserede; med andre ord, det fortæller os, hvornår en klippe er dannet. På denne måde var vi i stand til at etablere centrale geologiske tidslinjer for at illustrere, hvilke processer der var i gang og hvornår.

Vi fandt også ud af, at geologien i dette område deler skarpe ligheder med de grønne stenbælter, der er dokumenteret i Sydafrikas Barberton- og Nondweni-områder og Pilbara-kratonet i det vestlige Australien.

Især alle disse områder oplevede udbredte undersøiske mafisk – hvilket betyder et højt indhold af magnesiumoxid – vulkanudbrud for mellem 3,5 og 3,3 milliarder år siden, bevaret som pudelava og komatiitter.

Dette adskiller sig fra silicium (forhøjet koncentration af siliciumdioxid) vulkanisme, som forskning har vist var udbredt for omkring 3,5 milliarder år siden.

Disse resultater beriger vores forståelse af ældgamle vulkanske og sedimentære processer og deres betydning i den bredere kontekst af Jordens geologiske såvel som biologiske evolution.

Vores planets dannelsesår

Vores opdagelser er afgørende af flere grunde. For det første giver de et klarere billede af Jordens tidlige tektoniske aktiviteter under den arkæiske tid, hvilket bidrager til vores forståelse af planetens formative år.

For det andet giver Singhbhum Cratons unikke geologiske træk, herunder dets grønne stenbælter, uvurderlig information om Jordens overflade og atmosfæriske processer. Dette er afgørende for hypotesen om tidlige beboelige forhold og fremkomsten af ​​liv på Jorden.

Derudover giver sammenligning af Singhbhum-kratonet med lignende kratoner i Sydafrika og Australien os mulighed for at konstruere en mere omfattende model relateret til geologiske processer, der fungerede under det arkæiske område. Dette kan hjælpe med at kaste lys over ældgamle geodynamiske processer, der var fremherskende på tværs af forskellige dele af den unge Jord.

Denne forskning understreger behovet for yderligere udforskning af den geologiske historie af gamle kratoner verden over. At forstå disse tidlige jordprocesser er afgørende for at sammensætte planetens evolutionære historie og de forhold, der kan have opretholdt liv.

Leveret af The Conversation

Denne artikel er genudgivet fra The Conversation under en Creative Commons-licens. Læs den originale artikel.