Geologer hæver hastighedsgrænsen for, hvor hurtigt kontinental skorpe kan dannes

Selvom vi ikke kan se det i aktion, jorden jager konstant nyt land ud. Dette finder sted ved subduktionszoner, hvor tektoniske plader knuser mod hinanden og i processen pløjer kæder af vulkaner op, som magma kan stige igennem. Noget af denne magma spytter ikke ud, men i stedet blandes og morphs lige under overfladen. Det krystalliserer derefter som en ny kontinental skorpe, i form af en bjergkæde.

Forskere har troet, at Jordens bjergkæder dannes gennem denne proces over mange millioner år. Men MIT -geologer har nu fundet ud af, at planeten kan generere nyt land langt hurtigere end tidligere antaget.

I et papir offentliggjort i tidsskriftet Geologi , teamet viser, at dele af Sierra Nevada bjergkæden i Californien steg overraskende hurtigt, over en periode på kun 1,39 millioner år - mere end dobbelt så hurtigt som forventet for regionen. Forskerne tilskriver den hurtige dannelse af jord til en massiv opblussen af ​​magma.

"Det virkelig spændende ved vores fund er, med ny højpræcisionsgeokronologi, vi var i stand til at datere, hvor hurtigt denne skorpeopbygningsproces skete, og vi viste, at denne store mængde ny skorpe blev anbragt i en ekstremt hurtig hastighed, "siger undersøgelsens hovedforfatter Benjamin Klein Ph.D. '19, der udførte forskningen som kandidatstuderende i MIT's Department of Earth, Atmosfæriske og planetariske videnskaber (EAPS). "Det var på et øjeblik. Det var lidt over 1 million år, men i geologisk tid, det var super hurtigt. "

Kleins medforfattere er lektor Oliver Jagoutz og forsker Jahandar Ramezani, begge i EAPS.

Et komplet tværsnit

Sierra Nevada-bjergkæden er et produkt af kollisionen mellem to tektoniske plader:den nordamerikanske plade mod vest og hvad der dengang var Farallon-pladen, der langsomt malede under den nordamerikanske plade, til sidst glider helt ned i Jordens kappe.

For omkring 100 millioner år siden, da begge plader kolliderede, de skabte først en kæde af vulkaner, derefter en tårnhøje bjergkæde, der i dag er Sierra Nevada.

"Hvad der i dag er vestkysten i USA har sandsynligvis set ud, dengang, som Andesbjergene i dag, med høje højder og en kæde af store vulkaner, "Siger Klein.

Til deres undersøgelse, forskerne koncentrerede sig om et geologisk træk i Sierra Nevada kendt som en påtrængende suite - en stor mængde sten, der oprindeligt dannede dybt i Jordens indre. Når krystalliseret, klipperne danner en ny, vertikal søjle af kontinental skorpe.

De fokuserede især på Bear Valley Intrusive Suite, en unik formation ved, at den repræsenterer resterne af ny kontinental skorpe, der i dag er eksponeret på overfladen, som en 40-mile granitstrækning. Disse sten, som i dag ligger vandret langs bjergkæden, oprindeligt dannet som en lodret søjle. Over tid, dette tårn af ny kontinental skorpe eroderet, strække og vippe ind i sin nuværende vandrette konfiguration.

"Bear Valley Intrusive Suite giver os et komplet tværsnit af, hvordan disse magma-VVS-systemer, der ligger til grund for store vulkaner, så ud, hvor vi normalt ville have et begrænset øjebliksbillede, "Siger Klein." Det giver os mulighed for at tænke meget mere fuldstændigt over, hvor hurtigt en ny skorpe blev bygget. "

En hastighedsgrænse for ny skorpe

Holdet indsamlede stenprøver på tværs af en region i Sierra Nevada Batholith og bragte dem tilbage til MIT for at analysere deres sammensætning. De var i stand til at bestemme alderen på ni prøver, ved hjælp af uran-bly geokronologi, en dateringsteknik med høj præcision, der var banebrydende af afdøde MIT-professor emeritus Sam Bowring. Fra hver prøve, forskerne isolerede individuelle zirkonkorn, et almindeligt mineral i sten, der indeholder uran og noget bly, det forhold, forskere kan måle for at få et skøn over klippens alder.

Ud fra deres analyser, Klein og hans kolleger opdagede, at alderen på alle ni prøver strakte sig over en overraskende kort rækkevidde, på kun 1,39 millioner år. Teamet beregnede et skøn for mængden af ​​magma, der må have krystalliseret for at danne den nye skorpe, som prøverne repræsenterer. De fandt ud af, at omkring 250 kubik kilometer magma sandsynligvis rejste sig fra Jordens indre og blev til ny skorpe - på kun 1,39 millioner år.

"Det er cirka to og en halv gange hurtigere end tidligere estimater for skorpedannelse i Sierras, hvilket er en ret stor forskel, "Siger Klein." Det giver os en maksimal hastighedsgrænse for, hvor hurtigt disse ting faktisk kan ske. "

Klein siger, at i betragtning af hastigheden på denne nye skorpe dannelse, den sandsynlige årsag var en magma -opblussen, eller pludselig udbrud af magmatisk aktivitet.

"Hele badolit blev bygget i næsten 200 millioner år, men vi ved det i den periode, der var perioder, hvor det var meget aktivt og perioder, der var mere støjsvage, med mindre nyt materiale tilføjet, "Siger Klein." Det, vi kunne vise i dette område, var, at, i hvert fald lokalt, den hastighed, hvormed magma blev indført, er meget hurtigere end de gennemsnitlige satser, der er blevet dokumenteret i Sierras. "

Geologer har troet, at magma-opblussen opstår som følge af usædvanlig aktivitet på jorden, såsom tektoniske plader, der pludselig kolliderer hurtigere. Ifølge alt, hvad forskere har dokumenteret om Bear Valley Intrusive Suite, imidlertid, ingen sådan aktivitet skete på det tidspunkt, hvor bjergkæden dannede sig.

"Der er ingen åbenbar udløser, "Siger Klein." Systemet går stort set sammen, og så ser vi dette store magmaudbrud. Så dette udfordrer nogle grundlæggende forestillinger på området, og bør informere om, hvordan folk tænker på, hvor hurtigt disse ting kunne ske i dag, steder som Andesbjergene eller vulkanerne i Japan. "