Stijene iz sjeverne Kine stare oko 3,95 milijardi godina sačuvale su tragove ranog poniranja Zemljine kore. Njihov sastav upućuje na to da je materijal izmijenjen djelovanjem vode na površini dospio na dubinu veću od 50 kilometara i ondje se djelomično rastalio.
Uzorci iz kompleksa Shimen u pokrajini Hebei pripadaju među najstarije poznate očuvane stijene na Zemlji. Hangqiang Xie s Kineske akademije geoloških znanosti i suradnici opisali su ih u radu objavljenom 11. studenoga u časopisu Nature. Njihove analize upućuju na kratkotrajan događaj podvlačenja kore u razdoblju iz kojeg je sačuvano vrlo malo stijena.
Što otkrivaju kristali cirkona?
Znanstvenici su analizirali sitne kristale cirkona u gnajsu, stijeni preoblikovanoj visokim temperaturama i tlakom. Cirkon može sačuvati kemijske podatke i kada se okolna stijena znatno promijeni. Omjeri urana i olova omogućuju određivanje starosti kristala jer se uran poznatom brzinom raspada u olovo.
Analiza je otkrila i uvjete u kojima se nalazio materijal od kojeg su stijene nastale. Izotopi kisika, različiti oblici istog kemijskog elementa, upućuju na to da je taj materijal prije taljenja bio u dodiru s vodom pri niskim temperaturama. To njegovu raniju povijest povezuje s površinom ili plitkim dijelom tadašnje kore.
Kemijski sastav stijena i modeliranje otkrivaju da je magma nastala u znatno drukčijim uvjetima. Prema autorima, izvorna bazaltna kora djelomično se talila pri tlakovima većima od 1,6 gigapaskala i temperaturama od 740 do 820 Celzijevih stupnjeva. Natureov istraživački sažetak taj proces smješta na dubinu veću od 50 kilometara.
Kako je površinski materijal dospio toliko duboko?
Za takav nalaz potrebno je objasniti kako je materijal s površine dovoljno brzo dospio do mjesta na kojem se mogao rastaliti. Autori kao najvjerojatnije objašnjenje predlažu kratkotrajnu subdukciju, odnosno podvlačenje jednog dijela kore pod drugi. U današnjoj tektonici ploča takvo poniranje prenosi površinski materijal u unutrašnjost Zemlje.
Lokalni događaj prije gotovo četiri milijarde godina ipak ne znači da je cijeli planet već imao sustav tektonskih ploča kakav poznajemo danas. Pojedini događaji podvlačenja mogli su prethoditi uspostavi dugotrajnog, globalno povezanog sustava. Drugi dio te povijesti istražuju znanstvenici koji proučavaju kasnije promjene u preradi Zemljine kore.
Tragovi još starijeg materijala
Na temelju izotopa hafnija u cirkonima autori su modelirali i stariju povijest Zemljina plašta. Model upućuje na izdvajanje kore iz plašta prije više od 4,3 milijarde godina. Ta procjena ovisi o pretpostavkama modela i ne određuje vrijeme nastanka prve Zemljine kore.
Starost pronađenog gnajsa iznosi oko 3,95 milijardi godina. Njegovi cirkoni uz taj podatak čuvaju izotopni trag još starijih promjena u plaštu, dok sastav stijene otkriva da je materijal izmijenjen vodom završio na velikoj dubini.
