Древнейшие доказательства тектонической активности Земли найдены в Австралии
Породы в Австралии сохранили свидетельства того, что плиты земной коры двигались 3,5 миллиарда лет назад. Это открытие отодвигает начало тектоники плит на сотни миллионов лет в прошлое.
Сегодня около восьми огромных платформ, а также несколько меньших жестких плит на поверхности планеты перемещаются по более мягкому слою под ними. Столкновение краев плит или их скольжение друг относительно друга порождают геологические события — как внезапные, вроде землетрясений, так и постепенные, например рост горных хребтов.
Геологи расходятся в мнениях о том, сколько плит существовало в прошлом, когда они начали двигаться и как именно перемещались. Некоторые исследователи утверждают, что тектоника была бурной уже четыре миллиарда лет назад, когда планета была гораздо горячее, другие считают, что самые надежные данные относятся к более позднему периоду — 3,2 миллиарда лет назад.
Большая часть этих свидетельств основана на химическом составе пород, который позволяет предположить, как эти они двигались в прошлом. Однако сведений о движении ранних плит, которые могли бы быть самым убедительным доказательством, очень мало.
Похоже, исследователи нашли однозначные свидетельства относительного движения плит около 3,5 миллиарда лет назад в восточной части кратона Пилбара в Западной Австралии. На это указывают изменения магнитного поля пород, сохранившиеся в них, словно внутри спрятан компас с записью показаний на ленту. Об открытии рассказал Алек Бреннер из Йельского университета на конференции по геохимии Гольдшмидта в Праге.
Бреннер и его коллеги сначала определили возраст пород, проанализировав содержащиеся в них радиоактивные изотопы, а затем доказали, что намагниченность пород не менялась резко в какой-то момент. Отслеживая ее постепенные изменения, они смогли показать, что весь регион пород перемещался со скоростью десятки сантиметров в год. Эти сведения сравнили с образцами из зеленокаменного пояса Барбертон в Южной Африке, которые были датированы и изучены с помощью той же техники, но не показали никакого движения.
«Это означает, что между этими двумя [регионами] должен был существовать какой-то граничный разлом, чтобы объяснить это относительное движение. По определению, это и есть движение плит, — уверен Бреннер. — Пилбара около 3,8 миллиарда лет назад переместилась из средних и высоких широт в очень высокие, фактически в область геомагнитного полюса, вероятно, близко к той широте, где сегодня находится Шпицберген, всего за несколько миллионов лет. А Барбертон оставался на экваторе, практически не двигаясь».
«Если две плиты двигаются относительно друг друга, между ними должно происходить множество процессов. Это не может быть чисто локальным явлением», — заметил геофизик Роберт Хейзен из Института Карнеги в Вашингтоне.
Однако, по его словам, возможны различные интерпретации причин этого движения. Отчасти это связано с неопределенностью в скорости движения плиты, и данные могут соответствовать нескольким теориям о том, какими были недра Земли в то время.
Как минимум, это открытие подразумевает существование тектонической границы, подчеркнул Майкл Браун из Мэрилендского университета.
Вместе с тем, по его мнению, такое движение пород сильно отличается от современной тектоники плит: «По сути, [плита] Пилбара стремительно перемещается в более высокие широты и резко останавливается, что необычно в любом тектоническом контексте».
Браун считает, что это соответствует теории, согласно которой земная кора в то время состояла из множества небольших плит, которые перемещались под действием восходящих из расплавленной мантии горячих плюмов. Сохранившиеся фрагменты этих плит, изученные Бреннером и его коллегами, полезны для подтверждения движения, но они составляют лишь небольшую часть коры, поэтому могут не отражать общую динамику Земли.
Команда Бреннера также обнаружила свидетельства смены магнитных полюсов Земли 3,46 миллиарда лет назад, что на 200 миллионов лет раньше, чем предыдущий известный случай. В отличие от современного магнитного поля, которое меняется примерно раз в миллион лет, в то время инверсии происходили реже — раз в десятки миллионов лет. Это может указывать на «совершенно иные энергетические и механические процессы», сказал Бреннер.
Геомагнитное поле в ту далекую пору остается предметом жарких споров — поскольку до наших дней дошло слишком мало данных, прокомментировал Хейзен.
«Я думаю, это меняет представления. Это действительно важное открытие инверсии в столь ранний период, — оценил он. — Оно раскрывает что-то о геодинамике ядра, что раньше не было точно установлено».