Et glimt dybt ind i jordskorpen finder en varmekilde, der kan stabilisere kontinenter

Klipperne fra Rio Grandes kontinentale rift har givet et sjældent øjebliksbillede af aktiv geologi dybt inde i jordskorpen, afslører nye beviser for, hvordan kontinenter forbliver stabile over milliarder af år, ifølge et hold videnskabsmænd.

"Vi har en tendens til at studere klipper, der er millioner til milliarder af år gamle, men i dette tilfælde kan vi vise, hvad der sker i den dybe skorpe, næsten 19 miles under jordens overflade, i hvad geologisk set er nutiden, sagde Jacob Cipar, en kandidatstuderende i geovidenskab ved Penn State. "Og vi har forbundet det, der er bevaret i disse klipper, med tektoniske processer, der sker i dag, som kan repræsentere et vigtigt skridt i udviklingen af ​​stabile kontinenter."

Holdet, ledet af Penn State videnskabsmænd, fundet tegn på, at varme fra kappen smelter den nederste skorpe ved riften, hvor tektoniske kræfter trækker fra hinanden og fortynder litosfæren, eller skorpen og den øvre kappe, der udgør det stive ydre lag af Jorden.

Opvarmning af den kontinentale skorpe anses for at være vigtig for dens udvikling. Men processen er ofte forbundet med skorpefortykkelse, når kontinentalplader støder sammen og danner bjerge som Himalaya, sagde forskerne.

"Vores forskning tyder på, at disse klipper, der er blevet tænkt som relateret til bjergbygning, faktisk kan være blevet kogt af en tyndere litosfære, ligesom det, der sker i den moderne Rio Grande-sprække, " sagde Cipar. "Og mere generelt, udtynding af litosfæren kan være vigtigere end tidligere anerkendt for at stabilisere kontinenter og forhindre dem i at synke tilbage i kappen."

Forskerne rapporterede for nylig deres resultater i tidsskriftet Natur Geovidenskab .

Jordens kontinenter har en unik silicium-rig, flydende skorpe, der tillader land at hæve sig over havets overflade og være vært for terrestrisk liv, sagde forskerne. Skorpen indeholder også varmeproducerende elementer som uran, der kan destabilisere den over geologisk tid.

Opvarmning af skorpen skaber smeltet sten, der fører disse elementer mod overfladen, resulterer i en køligere og stærkere nedre skorpe, der kan beskytte kontinenter mod at blive absorberet i kappen, sagde forskerne. Men der er stadig spørgsmål om kilderne til den varme.

"Vi foreslår, at udtynding af litosfæren i virkeligheden er fjernelse af en barriere, der holder den varme væk fra skorpen, " sagde Andrew Smye, assisterende professor i geovidenskab ved Penn State og Cipars rådgiver. "At fjerne eller udtynde den barriere ved Rio Grande-kløften ser ud til at være det, der genererer den varme, der er nødvendig for at starte denne proces med stabilisering af kontinental skorpe. Og dette er blevet overset i vores forståelse af, hvordan kontinenter bliver så stabile."

Forskerne bankede på sten, der blev bragt til overfladen 20, 000 år siden ved vulkaner i New Mexico. Klipperne betragtes som geologisk unge og er betydningsfulde, fordi de bevarer konteksten af ​​den nedre skorpe, sagde forskerne.

"I modsætning, hvad vi ser i rock-rekorden rundt om i verden er, at det, der skal til for at få dem op til overfladen, ofte har forstyrret deres oprindelige forhold til den nedre skorpe, " sagde Joshua Garber, en postdoc-forsker ved Penn State. "Dette gør det virkelig udfordrende at bruge ældre klipper til at prøve at forstå tektonik, og det gør Rio Grande nok til det bedste sted at lave denne forskning."

Forskerne brugte analytiske teknikker til at knytte alderen af ​​mineraler i klipperne til det tryk og den temperatur, de stod over for, da de kom gennem skorpen.

Ligheder mellem tryk- og temperaturvejen fra Rio Grandes nedre skorpe og klipper fra andre steder tyder på, at en tyndere lithosfære er vigtig for at stabilisere Jordens kontinenter, sagde forskerne.

"De øjebliksbilleder af data, vi har fra andre steder, stemmer rigtigt godt overens med det, vi fandt i Rio Grande-kløften, " sagde Garber. "Så det fortæller os, at dette ikke kun sker nu i det vestlige USA. Dette viser, at kontinenternes indvolde sandsynligvis har gennemgået dette globalt i det mindste i de sidste milliarder år."