Forscher entdecken Quellgesteine ​​der ersten echten Kontinente

Geowissenschaftler haben ein fehlendes Glied in der rätselhaften Geschichte der Entwicklung der Kontinente entdeckt – eine überarbeitete Entstehungsgeschichte, die weder den Beginn der Plattentektonik noch einen externen Faktor erfordert, um ihre Entstehung zu erklären. Stattdessen die Erkenntnisse veröffentlicht letzte Woche in Naturkommunikation beruhen ausschließlich auf inneren geologischen Kräften, die in ozeanischen Hochebenen aufgetreten sind, die sich in den ersten paar hundert Millionen Jahren der Erdgeschichte gebildet haben.

Eine große Hürde beim Verständnis der Entstehung der Kontinente während des Archaikums (vor 4 bis 2,5 Milliarden Jahren) war die Identifizierung der Bausteine ​​der frühen Erdkruste. Ein Großteil der „neuen“ archäischen Kruste, die sich in dieser Zeit bildete, bestand aus einer sehr deutlichen Verbindung von drei Arten von Granitgesteinen – Tonalit, Trondhjemit und Granodiorit (TTG).

Es war schwierig zu verstehen, was bei der Herstellung von TTGs und den Magmen, aus denen sie entstanden sind, erforderlich war, da zwischen ihrem anfänglichen Schmelzen und ihrer endgültigen Kristallisation so viele geologische Prozesse abliefen. Frühere Forscher konzentrierten sich auf die Spurenelementzusammensetzung dieser Gesteine ​​und hofften, Hinweise auf TTG-Magmen und ihre Quelle zu finden.

„Wir haben eine bestimmte Gruppe von Spurenelementen aufgespürt, die von der Veränderung nicht betroffen sind und die Signaturen des ursprünglichen Magmas, das die neue TTG-Kruste gebildet hat, makellos bewahren“, sagte Dr. Matthijs Smit, außerordentlicher Professor und Canada Research Chair an der University of British Columbia ( UBC) Abteilung für Erd-, Ozean- und Atmosphärenwissenschaften. „Diese Elemente ermöglichten es uns, durch die chemischen Veränderungen, die TTG-Magmen durchlaufen, zurückzublicken und die Zusammensetzung der Schmelze auf ihren ursprünglichen Zustand und Ursprung zurückzuführen – höchstwahrscheinlich eine Art Gabbro.“

„Komischerweise verwenden viele Menschen Sorten dieser Gesteinsart als Küchenarbeitsplatte“, sagt Dr. Smit. „In gewisser Weise bereiten viele Menschen ihr Abendessen auf dem Gestein zu, das für die Entstehung unserer modernen Kontinente verantwortlich war.“

Die archaische TTG-Kruste ist auch heute noch Teil der Kontinente. In Nordamerika beispielsweise machen sie einen Großteil des kanadischen Landesinneren zwischen dem Cordillera-Gebirgsgürtel im Westen und den Grenville- und Appalachen-Gebirgsgürteln im Osten aus. Der Großteil von Ontario, Quebec, Manitoba, Saskatchewan, den Nordwest-Territorien und Nunavut besteht aus archaischen Krustenfragmenten, die von TTGs und ihren etwas jüngeren und weiter entwickelten Granit-Gegenstücken dominiert werden.

„Alle diese Gesteine ​​– und insbesondere ihre Kombination – können durch das von uns vorgestellte Modell erklärt werden“, sagte Dr. Smit. „Unseres ist ein einfaches Modell, in dem TTGs sowie die jüngeren Gesteine, mit denen TTGs typischerweise in Verbindung gebracht werden, aus der langsamen Einlagerung, Verdickung und dem Schmelzen der Vorläuferkruste entstanden sind, die wahrscheinlich ozeanischen Hochebenen ähnelte. Die kontinentale Kruste war dazu bestimmt, den Weg zu entwickeln.“ Dies geschah, weil es immer weiter vergraben wurde und die Steine ​​an seiner Basis keine andere Wahl hatten, als zu schmelzen. Auf diese Weise stellten sie die TTGs her, die sich als Erfolgsrezept für das Überleben und Wachstum des Kontinents erwiesen.“

Die Entdeckung eines eigenständigen „intrakrustalen“ Mechanismus zur Herstellung von TTGs durch die UBC-Forscher widerlegt die seit langem bestehende Theorie, dass archaische TTGs in den ersten Subduktionszonen der Erde gebildet werden und den Beginn der Plattentektonik markieren.

„Es gab immer eine Henne-Ei-Frage, was zuerst kam – der Beginn der Plattentektonik oder des TTG-Magmatismus zur Bildung neuer kontinentaler Kruste“, sagt Dr. Smit. „Wir zeigen, dass diese Dinge möglicherweise nicht in direktem Zusammenhang stehen. Die Erkennung der Art des Ausgangsgesteins macht diesen Sprung möglich und macht auch die Notwendigkeit überflüssig, das Wachstum der ersten echten Kontinente durch andere Mechanismen wie den Meteoriteneinschlag erklären zu müssen.“ „

Die Studie von Dr. Smit und seinem an der UBC ansässigen Team verwendete Daten aller jemals analysierten TTG-Proben – Proben aus kratonischen Fragmenten aus dem Archaikum, die weltweit freigelegt und in den letzten 30 Jahren von Forschern untersucht wurden. Dies ermöglichte es Dr. Smit und seinem Team, lokale Anomalien und analytische Probleme herauszufiltern und die tatsächlichen Trends in der Zusammensetzung der Gesteine ​​zu ermitteln. Die Studie nutzte eine riesige Datenmenge, die jetzt im geochemischen Open-Source-Repository „Geochemistry of Rocks of the Oceans and Continents“ der Georg-August-Universität Göttingen verfügbar ist.