ร่องรอยเปลือกโลกที่พบในผลึกโบราณ

การแปรสัณฐานของแผ่นเปลือกโลก: หุบเขาและเนินเขาที่ปกคลุมด้วยหญ้า ท้องฟ้าสีครามและเมฆสีขาว

มุมมองของ Barberton Greenstone Belt อันเก่าแก่ในแอฟริกาใต้ ที่ซึ่งคริสตัลเพทายถูกค้นพบ คริสตัลเป็นหลักฐานว่าแผ่นเปลือกโลกเริ่มขึ้นเมื่อประมาณ 3.8 พันล้านปีก่อน รูปภาพโดย Nadja Drabon/ AGU

การแปรสัณฐานของแผ่นเปลือกโลก – การเคลื่อนตัวช้าๆ ของแผ่นแผ่นดินใหญ่ในเปลือกนอกของโลก – เริ่มต้นขึ้นเมื่อใด เราไม่ทราบแน่ชัด แต่การประมาณการมีตั้งแต่ 4 พันล้านปีก่อนจนถึง 800 ล้านปีก่อน เมื่อวันที่ 21 เมษายน พ.ศ. 2565 นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยฮาร์วาร์ดกล่าวว่าพวกเขาได้ยืนยันเมื่อ 3.8 พันล้านปีก่อน ซึ่งเป็นเวลาที่แผ่นเปลือกโลกเริ่มต้นขึ้น การประมาณการใหม่นี้อิงจากการศึกษาคริสตัลเพทายโบราณที่พบในแอฟริกาใต้

คริสตัลประกอบด้วยหลักฐานการมุดตัวที่ทราบได้เร็วที่สุด ซึ่งเป็นกระบวนการที่แผ่นเปลือกโลกแผ่นหนึ่งดำน้ำบนพื้นผิวโลก ภายใต้ อื่น.

นักวิจัยได้ตีพิมพ์ผลการวิจัยที่ผ่านการตรวจสอบโดยเพื่อนใหม่ของพวกเขาใน ความก้าวหน้าของ AGU เมื่อวันที่ 21 เมษายน พ.ศ. 2565

การเปลี่ยนผ่านสู่เปลือกโลกเมื่อ 3.8 พันล้านปีก่อน

ดังนั้นการแปรสัณฐานของแผ่นเปลือกโลกคืออะไร? เป็นกระบวนการทางธรณีวิทยาที่เปลือกโลกและชั้นบนสุดของเสื้อคลุมได้แตกออกเป็นแผ่นขนาดใหญ่และแข็งแยกจากกัน แผ่นเปลือกโลกเหล่านี้เคลื่อนที่ไปรอบ ๆ แม้ว่าจะช้า ๆ บนชั้นเสื้อคลุมหนาหรือเหนียวหนืด การเคลื่อนไหวนี้ซึ่งขับเคลื่อนโดยความร้อนจากแกนโลกลึกลงไป ทำให้เกิดกระบวนการทางธรณีวิทยาที่หลากหลายบนหรือใกล้กับพื้นผิว รวมทั้งแผ่นดินไหว ภูเขาไฟ และการสร้างภูเขา

ก่อนหน้านี้ เปลือกโลกแข็งและไม่เคลื่อนที่ แต่แล้ว ระหว่างการเปลี่ยนผ่านไปสู่การแปรสัณฐานของแผ่นเปลือกโลก กระบวนการใหม่เหล่านี้ก็เข้ามาแทนที่ ตอนนี้เปลือกโลกมีไดนามิกและแอคทีฟ นักวิทยาศาสตร์คิดว่าการแปรสัณฐานของแผ่นเปลือกโลกช่วยให้โลกน่าอยู่มากขึ้น โดยช่วยในการวิวัฒนาการของจุลินทรีย์อย่างง่ายไปสู่รูปแบบชีวิตที่ซับซ้อนมากขึ้น ปัจจุบันการแปรสัณฐานของแผ่นเปลือกโลกช่วยให้โลกคงอยู่อาศัยได้ (ดูข้อมูลเพิ่มเติมด้านล่าง)

จากการศึกษาใหม่พบว่า ช่วงการเปลี่ยนผ่านเริ่มต้นเมื่อประมาณ 3.8 พันล้านปีก่อน อย่างไรก็ตาม จนถึงขณะนี้ เป็นการยากที่จะกำหนดเมื่อการแปรสัณฐานของแผ่นเปลือกโลกเริ่มต้นขึ้น ค่อนข้างแดกดัน สาเหตุหลักมาจากการแปรสัณฐานของแผ่นเปลือกโลกเอง การรีไซเคิลพื้นผิวโลกอย่างต่อเนื่อง เนื่องจากแผ่นเปลือกโลกที่ไหลอยู่ใต้กันและกัน ได้ลบบันทึกทางธรณีวิทยาไปมากตั้งแต่ตอนที่โลกยังเด็ก ในช่วง 500 ล้านปีแรกหรือประมาณนั้น ช่วงเวลานี้เรียกว่า Hadean eon ด้วยเหตุนี้ เบาะแสเกี่ยวกับกระบวนการทางธรณีวิทยาในช่วงเวลานี้จึงถูกลบล้างไปอย่างมาก

แผนที่ของโลกแบ่งออกเป็นบริเวณที่มีขนาดใหญ่ผิดปกติและมีสีสันต่างๆ
ดูใหญ่ขึ้น | เปลือกโลกแบ่งออกเป็นแผ่นเปลือกโลกที่แยกจากกัน ดังแสดงในแผนภาพแบบง่ายนี้ แผ่นแข็งจะเคลื่อนที่ช้า ๆ บนชั้นเสื้อคลุมที่มีความหนืด – หนาหรือเหนียว รูปภาพโดย USGS/ Scott Nash/ Wikipedia

ดังที่ Nadja Draboon นักธรณีวิทยาจากมหาวิทยาลัยฮาร์วาร์ดและผู้เขียนนำกล่าวว่า:

Hadean Earth เป็นกล่องลึกลับขนาดใหญ่นี้

เบาะแสใหม่ในคริสตัลเล็กๆ

แล้วนักวิจัยกำหนดเวลาได้อย่างไรว่าการแปรสัณฐานของแผ่นเปลือกโลกเริ่มต้นอย่างไร? คำตอบอยู่ในผลึกขนาดเล็กจิ๋วที่เรียกว่าคริสตัลเพทาย Drabon และเพื่อนร่วมงานของเธอค้นพบพวกเขาในปี 2018 ในกลุ่มของเปลือกโลกในแถบ Barberton Greenstone Belt ในแอฟริกาใต้ พบชุดผลึกเซอร์คอนขนาดเล็ก 33 เม็ดตามลำดับเวลาตามลำดับ พวกเขาก่อตัวขึ้นในช่วงเวลาต่างๆ กว่า 800 ล้านปี จาก 4.15 ถึง 3.3 พันล้านปีก่อน

ทำไมสิ่งนี้จึงสำคัญ? คริสตัลเพทายเป็นเรื่องปกติธรรมดา แต่หาได้ยากมากจาก Hadean eon อันที่จริง ผลึกเซอร์คอนจาก 4 ถึง 4.56 พันล้านปีก่อนนั้นถูกค้นพบใน 12 แห่งบนโลกเท่านั้น นอกจากนี้ยังมีการขุดพบคริสตัลน้อยกว่าสามชิ้นในแต่ละสถานที่ ที่หายากแน่นอน!

ความคล้ายคลึงกันกับโซนมุดตัวที่ทันสมัย

โดยการตรวจสอบไอโซโทปของแฮฟเนียมและธาตุอื่นๆ ในผลึก นักวิจัยพบเบาะแสเกี่ยวกับสภาพทางธรณีวิทยาในขณะที่ก่อตัว การวิเคราะห์คริสตัลแสดงให้เห็นความแตกต่างจากก่อน 3.8 พันล้านปีก่อนและหลังจากนั้น วัตถุเหล่านี้ก่อตัวเมื่อ 3.8 พันล้านปีก่อน และต่อมาแสดงหลักฐานของแรงกดดันและการหลอมเหลวที่คล้ายกับที่พบในเขตมุดตัวสมัยใหม่

คริสตัลทรงยาวสีน้ำตาลโปร่งแสงปลายเรียว
ภาพไมโครสโคปแบบแสงของคริสตัลเพทาย รูปภาพผ่าน Wikimedia Commons

เนื่องจากเขตมุดตัวเป็นส่วนสำคัญของการแปรสัณฐานของแผ่นเปลือกโลก นี่แสดงให้เห็นว่าการแปรสัณฐานของแผ่นเปลือกโลกเริ่มขึ้นในช่วงเวลานี้ หรืออย่างน้อยก็ช่วงเริ่มต้นของการแปรสัณฐานของแผ่นเปลือกโลก ดราก้อนกล่าวว่า

เมื่อฉันพูดถึงการแปรสัณฐานของแผ่นเปลือกโลก ฉันหมายถึงการตั้งค่าส่วนโค้งโดยเฉพาะ เมื่อแผ่นหนึ่งไปอยู่ใต้อีกแผ่นหนึ่ง และคุณมีภูเขาไฟทั้งหมดนั้น ลองนึกถึงเทือกเขาแอนดีส เช่น วงแหวนแห่งไฟ เมื่อเวลา 3.8 พันล้านปีมีการเปลี่ยนแปลงอย่างมากที่เปลือกโลกไม่เสถียร เรามีหินก้อนใหม่ก่อตัวขึ้น และเราเห็นว่าลายเซ็นธรณีเคมีมีความคล้ายคลึงกันมากขึ้นเรื่อยๆ กับสิ่งที่เราเห็นในการแปรสัณฐานแผ่นเปลือกโลกสมัยใหม่

ในการเปรียบเทียบ การวิเคราะห์ผลึกเซอร์คอนรุ่นเก่าสนับสนุนการศึกษาก่อนหน้านี้ว่าเปลือกโลก – หรือ โพรโทครัส – มีความเฉื่อยและมั่นคง เปลือกโลกนี้โดยทั่วไปไม่เปลี่ยนแปลงเป็นเวลาอย่างน้อย 600 ล้านปี

สถานที่อื่นๆ

อย่างไรก็ตาม คริสตัลเพทายในแอฟริกาใต้ไม่ใช่เพียงเม็ดเดียว การวิเคราะห์วัตถุจากตำแหน่งอื่นยังสนับสนุนข้อสรุปเกี่ยวกับวันที่เริ่มต้นการแปรสัณฐานของแผ่นเปลือกโลก ดังที่ Drrabon ตั้งข้อสังเกต:

เราเห็นหลักฐานการเปลี่ยนแปลงที่สำคัญบนโลกเมื่อประมาณ 3.8 ถึง 3.6 พันล้านปีก่อน และวิวัฒนาการไปสู่การแปรสัณฐานของแผ่นเปลือกโลกก็มีความเป็นไปได้ที่ชัดเจนอย่างหนึ่ง

หญิงสาวยิ้ม ผมยาวสีบลอนด์ที่ด้านขวาและแว่นตา .
Nadja Drabon จากมหาวิทยาลัยฮาร์วาร์ดเป็นผู้นำการศึกษาใหม่เกี่ยวกับการแปรสัณฐานของแผ่นเปลือกโลกและช่วยค้นพบผลึกเพทายในแอฟริกาใต้ ภาพจากมหาวิทยาลัยฮาร์วาร์ด

ผลลัพธ์ยังทำให้เกิดคำถามอีกข้อหนึ่ง การเปลี่ยนแปลงนี้ในเปลือกโลกทั่วโลกหรือในกระเป๋าที่แยกออกมามากขึ้นหรือไม่? Drabon คิดว่าคริสตัลชี้ไปที่จุดเริ่มต้นของการเปลี่ยนแปลงระดับโลก กระบวนการนี้อาจเริ่มต้นในกระเป๋าที่แตกต่างกันในสถานที่ต่างๆ ก่อนที่จะกลายเป็นสากล ดราก้อนกล่าวว่า

บันทึกที่เรามีสำหรับโลกยุคแรกสุดนั้นมีอยู่อย่างจำกัดจริงๆ แต่การได้เห็นการเปลี่ยนแปลงที่คล้ายกันในสถานที่ต่างๆ มากมาย ทำให้มันเป็นไปได้จริงๆ ว่าอาจเป็นการเปลี่ยนแปลงระดับโลกในกระบวนการของเปลือกโลก มีการปรับโครงสร้างองค์กรบางอย่างเกิดขึ้นบนโลก

แผ่นเปลือกโลกช่วยรักษาชีวิต

ดังที่กล่าวไว้ก่อนหน้านี้ การแปรสัณฐานของแผ่นเปลือกโลกยังมีบทบาทสำคัญในการช่วยรักษาโลกให้อยู่อาศัยได้ กระบวนการนี้เหมือนกับเทอร์โมสตัทสำหรับทั้งโลก ช่วยป้องกันไม่ให้อุณหภูมิในบรรยากาศร้อนหรือเย็นเกินไป มันทำอย่างนั้นได้อย่างไร?

การแปรสัณฐานของแผ่นเปลือกโลกจะปล่อยก๊าซภูเขาไฟจากใต้ผิวดิน และสร้างหินซิลิเกตขึ้นใหม่ ในทางกลับกันก็ใช้คาร์บอนไดออกไซด์ในปริมาณมากในชั้นบรรยากาศ วัฏจักรนี้ป้องกันการแกว่งของอุณหภูมิที่สูงเนื่องจากก๊าซเรือนกระจกที่มากเกินไปหรือน้อยเกินไป ดังที่ Drrabon ตั้งข้อสังเกต:

หากปราศจากการรีไซเคิลและการเกิดเปลือกโลกใหม่ เราอาจต้องกลับไปกลับมาระหว่างการต้มร้อนและเย็นเยือกแข็ง มันเหมือนกับเทอร์โมสตัทสำหรับสภาพอากาศ

ผลกระทบของการแปรสัณฐานไม่มีแผ่น

เราเห็นผลกระทบประเภทนี้ที่อื่นเช่นกัน ดาวอังคารซึ่งมีชั้นบรรยากาศคาร์บอนไดออกไซด์ที่บางมาก โดยเฉลี่ยแล้วเย็นกว่าโลกมาก อย่างไรก็ตาม ดาวศุกร์มีบรรยากาศที่ลึกและหนาของก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ ซึ่งกักเก็บความร้อนไว้และเป็นสาเหตุที่ทำให้โลกร้อนแผดเผาบนพื้นผิวของมัน

ยังไม่ทราบว่าดาวศุกร์มีการแปรสัณฐานของแผ่นเปลือกโลกในอดีตอันไกลโพ้นหรือไม่ เมื่อโลกเย็นลงและมีอัธยาศัยดีกว่า อย่างไรก็ตาม มีหลักฐานการเคลื่อนตัวของเปลือกโลกน้ำแข็งบนดาวศุกร์ เหล่านี้เป็นก้อนของเปลือกโลกที่สามารถเคลื่อนย้ายได้ มันไม่เหมือนกับการแปรสัณฐานของแผ่นเปลือกโลกทั่วไป แต่คล้ายกัน

มีหลักฐานบางอย่างที่บ่งชี้ถึงการเริ่มต้นที่เป็นไปได้ของการแปรสัณฐานของแผ่นเปลือกโลกบนดาวอังคาร แต่ก็ไม่ได้ก้าวหน้าเกือบเท่าบนโลกของเรา การขาดการแปรสัณฐานของแผ่นเปลือกโลกขั้นสูงส่วนใหญ่เนื่องมาจากขนาดที่เล็กของดาวเคราะห์

แผนภาพของชั้นเปลือกโลกชั้นหนึ่งเคลื่อนตัวอยู่ใต้อีกชั้นหนึ่ง โดยมีลูกศร มหาสมุทร และภูเขาไฟ
ภาพประกอบแสดงการมุดตัว เมื่อแผ่นเปลือกโลกเริ่มเคลื่อนตัวและเลื่อนไปมาใต้กัน ดังที่เราเห็นในทุกวันนี้ ที่นี่ แผ่นมหาสมุทรที่บางกว่าจะเลื่อนอยู่ใต้แผ่นทวีป ละลายและรีไซเคิลเปลือกโลกมหาสมุทรเข้าไปภายในโลก และทำให้เกิดภูเขาไฟระเบิด รูปภาพโดย Nikolas Midttun (CC-BY)/ AGU

บรรทัดด้านล่าง: การศึกษาใหม่เกี่ยวกับคริสตัลเพทายโบราณที่พบในแอฟริกาใต้และสถานที่อื่น ๆ แสดงให้เห็นว่าการแปรสัณฐานของแผ่นเปลือกโลกบนโลกเริ่มขึ้นเมื่อประมาณ 3.8 พันล้านปีก่อน

ที่มา: ความไม่เสถียรของ Hadean Protocrust ที่มีอายุยืนยาวและการเริ่มละลาย Hydrous ที่แพร่หลายที่ 3.8 Ga

ผ่าน AGU

.

(Visited 1 times, 1 visits today)

Be the first to comment

Leave a comment

Your email address will not be published.


*