ผลึกจิ๋วเหล่านี้เป็น ‘แคปซูลเวลา’ ของกิจกรรมเปลือกโลกยุคแรกเริ่ม

ผลึกเพทายขนาดเล็กที่มีอายุถึง 3.8 พันล้านปีก่อนมีหลักฐานทางธรณีเคมีที่เก่าแก่ที่สุดที่ยังคงมีอยู่สำหรับกิจกรรมการแปรสัณฐานของแผ่นเปลือกโลกบนโลก

ไอโซโทปและธาตุติดตามที่เก็บรักษาไว้ในผลึกแสดงหลักฐานว่าพวกมันก่อตัวขึ้นภายใต้สภาวะการมุดตัว – เมื่อขอบของแผ่นเปลือกโลกแผ่นหนึ่งเลื่อนใต้ขอบของแผ่นที่อยู่ติดกัน ทำให้เกิดเงื่อนไขเฉพาะ สิ่งนี้ทำให้เกิดข้อ จำกัด ใหม่เมื่อการแปรสัณฐานของแผ่นเปลือกโลกเกิดขึ้นบนโลก

เนื่องจากการแปรสัณฐานของแผ่นเปลือกโลกมีบทบาทสำคัญในการสร้างสภาวะสำหรับชีวิตบนโลก การเปลี่ยนแปลงองค์ประกอบของมหาสมุทรและชั้นบรรยากาศ การทำความเข้าใจเวลาและวิธีที่พวกมันเกิดขึ้นจึงเป็นสิ่งสำคัญสำหรับการทำความเข้าใจว่าเรามาที่นี่ได้อย่างไร และอะไรที่ทำให้ดาวเคราะห์อาศัยอยู่ได้

การทำความเข้าใจธรณีวิทยาของโลกยุคแรกเป็นสิ่งที่ท้าทาย เปลือกโลกของเรามีพลวัตค่อนข้างมากในประวัติศาสตร์ 4.6 พันล้านปี และบันทึกโดยตรงของ Hadean eon – ระหว่าง 4.6 ถึง 4 พันล้านปีก่อน – สามารถพบได้ในผลึกของแร่เพทาย

ผลึกเหล่านี้ดูเหมือนจะสามารถอยู่รอดได้ภายใต้การทำลายล้างของกาลเวลา แต่แทบจะไม่เกิดขึ้นเลย: มีสถานที่เพียง 12 แห่งบนโลกที่ให้เมล็ดธัญพืชโบราณ ซึ่งส่วนใหญ่มีสามแห่งหรือน้อยกว่านั้น

อย่างไรก็ตาม เมื่อเร็วๆ นี้ ทีมนักธรณีวิทยาได้ค้นพบสมบัติอันน่าทึ่ง ชุดลำดับเวลาของคริสตัลเพทายขนาดจิ๋ว 33 เม็ด สืบมาจาก 4.15 ถึง 3.3 พันล้านปีก่อน ถูกพบในบล็อกโบราณของเปลือกโลกที่พบในแถบ Barberton Greenstone Belt ในแอฟริกาใต้

ซีรีส์นี้เปิดโอกาสให้ได้สำรวจสภาพที่เปลี่ยนแปลงไปของโลกยุคแรก ตั้งแต่ Hadean จนถึงยุค Eoarchaeon ซึ่งดำเนินไปตั้งแต่ 4 ถึง 3.6 พันล้านปีก่อน

ผลึกแร่สามารถทำหน้าที่เป็นแคปซูลเวลาที่มีข้อมูลเกี่ยวกับสภาวะที่เกิดขึ้น และโดยเฉพาะอย่างยิ่งคริสตัลเพทายสามารถมีค่าอย่างยิ่งต่อวัตถุประสงค์ทางวิทยาศาสตร์นี้ ไอโซโทปของโลหะแฮฟเนียมและธาตุที่พบในเพทายสามารถนำมาใช้ในการอนุมานเกี่ยวกับหินที่ตกผลึกได้

ทีมนักวิทยาศาสตร์ที่นำโดยนักธรณีวิทยา Nadja Drabon จากมหาวิทยาลัยฮาร์วาร์ดได้ศึกษาเกี่ยวกับวงแหวน Greenstone Belt เพื่อสร้างไทม์ไลน์ของสภาวะที่เกิดขึ้นใหม่ พวกเขาพบว่าเมื่อประมาณ 3.8 พันล้านปีก่อนเป็นต้นไป คริสตัลมีลายเซ็นของแฮฟเนียมและธาตุติดตามที่คล้ายกับหินสมัยใหม่ที่เกิดขึ้นในเขตมุดตัว – ที่ขอบของแผ่นเปลือกโลก

สิ่งนี้ชี้ให้เห็นว่าการแปรสัณฐานของแผ่นเปลือกโลกมีการใช้งานในขณะที่ผลึกเหล่านั้นก่อตัวขึ้น

“เมื่อฉันพูดถึงการแปรสัณฐานของแผ่นเปลือกโลก ฉันหมายถึงการก่อตัวอาร์คโดยเฉพาะ เมื่อจานหนึ่งไปอยู่ใต้อีกแผ่นหนึ่ง และคุณมีภูเขาไฟทั้งหมดนั้น – ลองนึกถึงเทือกเขาแอนดีส และวงแหวนแห่งไฟ” ดราบอนกล่าว

“ที่ 3.8 พันล้านปี [ago] มีการเปลี่ยนแปลงอย่างมากที่เปลือกโลกไม่เสถียร เรามีหินใหม่ก่อตัวขึ้น และเราเห็นว่าลายเซ็นธรณีเคมีมีความคล้ายคลึงกันมากขึ้นเรื่อยๆ กับสิ่งที่เราเห็นในการแปรสัณฐานแผ่นเปลือกโลกสมัยใหม่”

น่าประหลาดใจที่ผลึกเซอร์คอนที่มีอายุมากกว่า 3.8 พันล้านปีที่ถูกตัดออกนั้นไม่ได้ก่อตัวขึ้นในเขตการเหลื่อม แต่น่าจะตกผลึกใน “โปรโตครัส” ของ Hadean ที่ก่อตัวขึ้นจากวัสดุปกคลุมที่หลอมละลาย ก่อนที่เสื้อคลุมจะละลายองค์ประกอบหลอมเหลวจากหินบะซอลต์โดยธรณีสัณฐาน กระบวนการ

จากนั้นทีมจึงเปรียบเทียบสิ่งที่ค้นพบกับคริสตัลเพทายซึ่งสืบเนื่องมาจากทั่วโลกในช่วงเวลาเดียวกัน เพื่อให้แน่ใจว่าไม่ได้สังเกตปรากฏการณ์ที่แปลเป็นภาษาท้องถิ่นเท่านั้น เพทายอื่นๆ เหล่านี้แสดงให้เห็นการเปลี่ยนแปลงที่คล้ายคลึงกัน

เป็นเรื่องยากที่จะทราบแน่ชัดว่าเมล็ดธัญพืชขนาดเล็กทั้งหมดชี้ให้เห็นถึงวิวัฒนาการของโลกของเราที่มีต่อการแปรสัณฐานของแผ่นเปลือกโลกหรือไม่ แต่ผลลัพธ์ที่ได้บ่งชี้ว่ามีการเปลี่ยนแปลงทั่วโลกอย่างแน่นอน

“เราเห็นหลักฐานการเปลี่ยนแปลงที่สำคัญบนโลกเมื่อประมาณ 3.8 ถึง 3.6 พันล้านปีก่อน และวิวัฒนาการไปสู่การแปรสัณฐานของแผ่นเปลือกโลกก็มีความเป็นไปได้ที่ชัดเจนอย่างหนึ่ง” Drrabon กล่าว

“บันทึกที่เรามีสำหรับโลกยุคแรกสุดนั้นมีอยู่อย่างจำกัด แต่การได้เห็นการเปลี่ยนแปลงที่คล้ายกันในสถานที่ต่างๆ มากมาย ทำให้เป็นไปได้จริง ๆ ว่าอาจเป็นการเปลี่ยนแปลงระดับโลกในกระบวนการของเปลือกโลก การจัดระเบียบใหม่บางอย่างกำลังเกิดขึ้นบนโลก”

งานวิจัยได้รับการตีพิมพ์ใน ความก้าวหน้าของ AGU.

.

(Visited 1 times, 1 visits today)

Be the first to comment

Leave a comment

Your email address will not be published.


*