Потрясающее открытие: как мы нашли остатки первичной земной коры недалеко от Перта, Австралия
Наша планета появилась на свет около 4,5 миллиарда лет назад. Чтобы понять эту немыслимо долгую историю, нам нужно изучить породы земной коры и минералы, из которых они состоят.
Самые древние породы Австралии, которые являются одними из самых древних на Земле, обнаружены в районе Мерчисон в Западной Австралии, в 700 км к северу от Перта. Их возраст оценивается почти в 4 млрд лет.
В новом исследовании мы обнаружили свидетельства существования пород аналогичного возраста в районе Колли, к югу от Перта. Это говорит о том, что древние породы Западной Австралии занимают гораздо большую площадь, чем мы предполагали, и погребены глубоко в земной коре.
Древняя континентальная кора
Древняя кора Австралии имеет огромное значение для понимания ранней Земли, поскольку она рассказывает нам о том, как формировалась и развивалась континентальная кора.
Континентальная кора является основой суши, на которой живут люди, поддерживает экосистемы и обеспечивает необходимые ресурсы для цивилизации. Без неё не было бы пресной воды. Она богата минеральными ресурсами, такими как золото и железо, что делает её экономически значимой.
Однако исследовать древнюю континентальную кору непросто. Большая её часть глубоко погребена или сильно изменена окружающей средой. Существует лишь несколько открытых участков, где исследователи могут непосредственно наблюдать эту древнюю кору.
Чтобы понять возраст и состав этой скрытой древней коры, учёные часто полагаются на косвенные методы, например, изучают выветренные минералы, сохранившиеся в вышележащих бассейнах, или используют дистанционное зондирование звуковых волн, магнетизма или гравитации.
Однако, возможно, существует и другой способ заглянуть в глубины земной коры и, если повезёт, даже взять её образцы.
Вытаскивание кристаллов из глубин
Кора нашей планеты часто изрезана тёмными пальцами магмы, богатой железом и магнием, которые могут тянуться от верхней части коры до самой мантии Земли. Эти структуры, известные как дайки, могут подниматься с глубины не менее 50 км (гораздо глубже, чем даже самая глубокая скважина, протяжённость которой составляет всего 12 км).
Эти дайки могут поднимать крошечные количества минералов из глубин и доставлять их на поверхность, где мы можем их изучить.
Наше недавнее исследование позволило обнаружить свидетельства существования древних погребённых пород путём датирования зёрен циркона из одной такой дайки.
Циркон содержит следовые количества урана, который со временем распадается до свинца. Точно измерив соотношение свинца и урана в зёрнах циркона, мы можем определить, как давно кристаллизовалось зерно.
Этот метод показал, что кристаллы циркона из дайки датируются 3,44 млрд лет назад.
Титанитовая броня
Цирконы заключены в другой минерал, называемый титанитом, который химически более устойчив, чем циркон в дайке. Подумайте о крупинке соли, запертой внутри затвердевшей сахарной конфеты, опущенной в чашку с горячим чаем.
Стабильность титанитовой брони защищала древние кристаллы циркона от изменений химических условий, давления и температуры по мере продвижения дайки вверх. Незащищённые кристаллы циркона в дайке были сильно изменены во время путешествия, что уничтожило их изотопные записи.
Однако зёрна, покрытые титанитом, сохранились в целости и сохранности, открыв редкий взгляд на раннюю историю Земли.
Дайка, возраст которой составляет около 1,4 млрд лет, открыла уникальное окно в древнюю земную кору, которая в противном случае осталась бы скрытой. Мы также нашли аналогичные древние зёрна циркона дальше к северу в песке из реки Суон, которая протекает через Перт и дренирует тот же регион, что ещё раз подтверждает возраст и происхождение этих древних материалов.
Полученные результаты расширяют известную область древней коры, ранее признанную в районе Нарриер в округе Мерчисон.
Одна из причин важности понимания глубинной коры заключается в том, что мы часто находим металлы на границах между блоками этой коры. Картирование этих блоков может помочь наметить зоны, которые следует исследовать на предмет возможности добычи.
Остатки глубокого времени
В следующий раз, когда вы возьмёте в руки камень, и на нём видны зёрна минералов, подумайте о том, как долго они могли существовать.
Чтобы понять масштаб времени, представьте, что история нашей планеты длится год. Земля образовалась из клубящейся пыли 12 месяцев назад. В любой горсти песка, которую вы подберёте в окрестностях Перта, найдётся пара песчинок, образовавшихся примерно 10 месяцев назад. Большая часть австралийского золота образовалась семь месяцев назад, а наземные растения появились всего месяц назад.
Две недели назад появились динозавры. Всё человечество появилось за последние 30 минут. А вы? Отрезвляет то, что по этой шкале ваша жизнь длится около половины секунды.