Na nekim mjestima u Grand Canyonu mnogo mlađe sedimentne stijene leže neposredno na drevnoj kristalinskoj podlozi. Između njih nedostaje zapis više od milijardu godina. Slične velike praznine poznate su i na drugim kontinentima, a geolozi već dugo pokušavaju objasniti kako su nastale i zašto su se sačuvale.
Santosh Dhungana i Nicolas Flament sa Sveučilišta u Wollongongu predlažu objašnjenje povezano s vrlo sporim gibanjem Zemljina plašta. Prema njihovim modelima, strujanje duboke unutrašnjosti moglo je najprije podići velika kontinentalna područja i izložiti ih eroziji, a zatim omogućiti njihovo tonjenje i prekrivanje novim sedimentima.
Rezultate su objavili 4. studenoga u časopisu Nature. Rad razmatra mehanizam koji može povezati uklanjanje starih stijena s očuvanjem površine na kojoj se danas vidi prekid geološkog zapisa.
Što nedostaje između slojeva stijena?
Diskordancija je površina koja razdvaja stijene između čijeg nastanka postoji vremenski prekid. Sediment se tijekom dijela tog vremena možda nije taložio, a već nastale stijene mogle su biti uklonjene erozijom. Praznina zato ne mora predstavljati jedan događaj niti svugdje obuhvaćati isto razdoblje.
Američka Služba nacionalnih parkova navodi da na poznatom dodiru stijena iznad Granite Gorgea u Grand Canyonu nedostaje približno 1,2 milijarde godina zapisa. Ondje mlađe paleozojske naslage leže izravno na mnogo starijim stijenama podloge. Drugdje se između tih cjelina zadržao dio starijih sedimentnih stijena, pa je i vremenski prekid drukčiji. Prikaz različitih granica u Grand Canyonu pokazuje koliko je lokalna povijest važna.
Naziv Velika diskordancija obuhvaća taj široko rasprostranjeni geološki problem. Njegovo objašnjenje mora uzeti u obzir i stijene koje su uklonjene i kasnije uvjete koji su omogućili da se iznad stare površine natalože mlađi slojevi.
Vruća, čvrsta stijena koja se polako giba
Plašt se nalazi između Zemljine kore i jezgre. U najvećem dijelu sastoji se od čvrste stijene, ali tijekom milijuna godina može vrlo sporo teći. Takvo gibanje, potaknuto razlikama u temperaturi i gustoći, naziva se konvekcijom.
Strujanje u plaštu može pridonijeti podizanju ili spuštanju vrlo velikih dijelova površine. Geolozi taj doprinos visini reljefa nazivaju dinamičkom topografijom. Uzdizanje ne mora nalikovati nastanku uskog planinskog lanca: može zahvatiti široko kontinentalno područje i trajati stotinama milijuna godina.
Dugotrajno uzdignuto kopno izloženo je trošenju i odnošenju materijala. Ako se poslije spusti, more ga može preplaviti, a novi sedimenti prekriti istrošenu površinu. Dhungana i Flament taj slijed povezuju sa strujanjem plašta, kako objašnjavaju u priopćenju Sveučilišta u Wollongongu.
Tri kontinentalne jezgre u računalnom modelu
Dhungana i Flament ispitali su niz modela strujanja plašta oslonjenih na rekonstrukcije nekadašnjeg rasporeda kontinenata. Posebno se ističu Laurentija, drevna jezgra Sjeverne Amerike, Baltika, koja obuhvaća dijelove današnje sjeverne Europe, te sjevernokineska kontinentalna jezgra.
Modeli za ta područja podupiru dugotrajno uzdizanje prije početka fanerozoika, eona koji obuhvaća približno posljednjih 540 milijuna godina, te kasnije spuštanje. Takav slijed odgovara uvjetima u kojima se stara površina može najprije istrošiti, a potom zatrpati i sačuvati ispod mlađih stijena. Autori su uz rad javno objavili i podatke te programe za obradu modela.
Izračuni su izvedeni na australskom superračunalu Gadi. Prema Nacionalnoj računalnoj infrastrukturi NCI, pojedini model prikazivao je plašt s približno 13 milijuna računalnih ćelija, a simulacija je zahtijevala oko 75.000 procesorskih sati. Ti izračuni prate vrlo spore procese tijekom stotina milijuna godina, uz nesigurnosti koje proizlaze iz rekonstrukcije drevne Zemlje.
Objašnjenje koje ostavlja prostor za druge procese
Podudaranje modela s geološkim zapisom podupire moguću ulogu plašta, ali ne utvrđuje jedan jedini uzrok svih takvih praznina na Zemlji. Erozija povezana s ledenjacima, tektonska gibanja i promjene razine mora također mogu sudjelovati u oblikovanju i očuvanju pojedinih površina.
Smjer gibanja također se može procijeniti pouzdanije od njegove točne veličine i vremena. Povijest podizanja cijelog kontinenta rekonstruira se posredno, iz preostalih stijena i modela, a lokalni zapis može sadržavati više epizoda erozije i taloženja.
Sljedeće provjere mogu se usmjeriti na područja izvan najbolje dokumentiranih primjera. Ako je predloženi mehanizam ondje djelovao, geolozi bi trebali pronaći tragove dugotrajnog uzdizanja prije erozije te kasnijeg spuštanja i taloženja. Takva bi usporedba pokazala koliko je duboka unutrašnjost Zemlje pridonijela nastanku praznina koje danas čitamo na njezinoj površini.
