การก่อตัวของหินที่มีลักษณะเฉพาะในประเทศจีนมีเบาะแสว่าแผ่นเปลือกโลกยุบตัวหรืออยู่ใต้แผ่นอื่น ๆ ในช่วง Archean eon (4 พันล้านถึง 2.5 พันล้านปีก่อน) เช่นเดียวกับที่พวกเขาทำในปัจจุบันการศึกษาใหม่พบว่า
หินอายุ 2.5 พันล้านปีที่รู้จักกันในชื่อเอกโคไคต์นี้หายาก ก่อตัวขึ้นเมื่อเปลือกโลกในมหาสมุทรถูกผลักลึกเข้าไปในเสื้อคลุม (ชั้นระหว่างเปลือกโลกกับแกนกลาง) ที่อุณหภูมิค่อนข้างต่ำ หินความกดอากาศสูงและอุณหภูมิต่ำประเภทนี้ “ส่วนใหญ่จำกัดอยู่ในเขตมุดตัวของโลกปัจจุบัน” นักวิจัยนำร่วมศึกษา Timothy Kusky และ Lu Wang นักวิทยาศาสตร์ Earth จาก China University of Geosciences กล่าวกับ WordsSideKick.com ในอีเมล .
นักวิจัยกล่าวว่าการศึกษาเผยให้เห็น eclogites ที่เก่าแก่ที่สุดที่รู้จักจากแถบภูเขาโบราณที่พบในเปลือกโลกมหาสมุทร หินที่เก่าแก่ที่สุดในประเภทนี้ – หินอายุ 2.1 พันล้านปี ในสาธารณรัฐประชาธิปไตยคองโก – มีอายุน้อยกว่า 400 ล้านปี นักวิจัยกล่าว
แม้ว่านี่ไม่ใช่หลักฐานที่เก่าแก่ที่สุดของการแปรสัณฐานของแผ่นเปลือกโลก – การศึกษาในปี 2564 เช่นลงวันที่ แผ่นเปลือกโลกเมื่อประมาณ 3.6 พันล้านปีก่อน การค้นพบครั้งใหม่นี้เป็นจุดข้อมูลที่มีค่าซึ่งแสดงให้เห็นว่าแผ่นเปลือกโลกฝังอยู่ใต้กันและกันในช่วง “ต้น” ของโลก อย่างน้อยก็ในทางธรณีวิทยา
ที่เกี่ยวข้อง: แผ่นเปลือกโลกยักษ์ใต้มหาสมุทรอินเดียแตกออกเป็นสองส่วน
แผ่นเปลือกโลก — แผ่นพื้นเคลื่อนที่ที่ประกอบเป็นเปลือกนอกของโลก — มีหน้าที่ในการหมุนเวียนของวัสดุและ องค์ประกอบ ตั้งแต่ส่วนลึกภายในโลกไปจนถึงมหาสมุทร พื้นผิว และชั้นบรรยากาศ เป็นเวลาหลายทศวรรษแล้วที่ทีมวิจัยได้ทำงานเพื่อทำความเข้าใจประวัติศาสตร์และวิวัฒนาการในยุคแรกๆ ของโลก “นับตั้งแต่เวลาที่มันก่อตัวและเย็นตัวจากก้อนแมกมาที่หลอมละลายในอวกาศ” จนถึงตอนที่มันแข็งตัว กลายเป็นเปลือกนอกแข็งที่วิวัฒนาการไปสู่แผ่นเปลือกโลก ระบบที่เรามีในวันนี้ Kusky และ Wang กล่าว
แผ่นเปลือกโลกมีความสำคัญต่อการให้ความร้อนแก่โลก เนื่องจากแผ่นเปลือกโลกเคลื่อนที่ “ความร้อนจะหายไปจากภายใน เหมือนกับขนมปังที่ลอยอยู่และเคลื่อนบนหม้อสตูว์เดือดที่ร้อนอยู่ด้านล่าง” พวกเขากล่าว “ไม่ว่าจะเป็นการเปลี่ยนผ่านไปสู่แผ่นเปลือกโลกหรือไม่ก็ตาม” โลก เกิดขึ้นตั้งแต่เนิ่นๆ หรือว่าดาวเคราะห์วิวัฒนาการผ่านขั้นตอนต่างๆ ที่ควบคุมโดยกลไกการสูญเสียความร้อนที่แตกต่างกันหรือไม่ เป็นหนึ่งในคำถามที่ยังไม่ได้รับการแก้ไขและเป็นที่ถกเถียงกันมากที่สุดใน Earth Sciences ในปัจจุบัน”
ด้วยเหตุนี้ ในช่วง 20 ปีที่ผ่านมา ทีมวิจัยได้จัดทำแผนที่หิน Archean eon ซึ่งมีความยาวประมาณ 990 ไมล์ (1,600 กิโลเมตร) ในภาคเหนือของจีน – “แถบภูเขาโบราณที่เรียกว่า orogen ซึ่งบันทึกสถานที่ที่แผ่นเปลือกโลกสองแผ่นชนกันประมาณ 2.5 พันล้าน เมื่อหลายปีก่อน” Kusky และ Wang กล่าว
ลักษณะหลายอย่างในหินเหล่านี้บ่งบอกว่าแถบภูเขาโบราณนี้ก่อตัวขึ้นเมื่อแผ่นเปลือกโลกมีปฏิสัมพันธ์ซึ่งกันและกัน ตัวอย่างเช่น เศษของเปลือกโลกในมหาสมุทรที่เรียกว่า ophiolites ติดอยู่ในเขตการชนกันแบบโบราณ เช่นเดียวกับหินผสมที่เรียกว่า mélanges (ภาษาฝรั่งเศสสำหรับ “ส่วนผสม”) ซึ่งทำเครื่องหมายจุดที่แผ่นเปลือกโลกชนกัน นักวิจัยกล่าว ทีมงานยังพบโครงสร้างพับขนาดใหญ่ที่เรียกว่า Nappes ซึ่งแผ่นธรณีสัณฐานผลักจากหลายร้อยเป็นหลายพันไมล์
ความกดอากาศสูง อุณหภูมิต่ำ
การค้นพบ eclogites ภายใน mélange เผยให้เห็นว่าแผ่นเปลือกโลกของเปลือกโลกในมหาสมุทรถูกย่อยภายใต้จานอีกแผ่นหนึ่ง การเปลี่ยนแปลง – นั่นคือองค์ประกอบพื้นผิวหรือโครงสร้างภายในเปลี่ยนแปลงโดยความร้อนและความดัน – เมื่อมันลึกเข้าไปในเสื้อคลุม
หายากมากที่จะพบ eclogites จาก Archean eon ซึ่ง “นำไปสู่การยืนยันว่าการแปรสัณฐานของแผ่นเปลือกโลกสมัยใหม่ไม่ได้ดำเนินการใน Archean” Kusky และ Wang กล่าว “ดังนั้น การค้นหาอีโคไคต์ซึ่งเป็นตัวบ่งชี้หลักของการเหลื่อมลึกและเย็นจึงมีความสำคัญมาก”
การวิเคราะห์ในห้องปฏิบัติการของ eclogites จากไซต์พบว่าพวกมันก่อตัวขึ้นที่สันเขาในมหาสมุทรที่แผ่ขยายออกไปเมื่อประมาณ 2.5 พันล้านปีก่อนถูกขนส่งข้ามพื้นมหาสมุทรแล้วถูกผลักเข้าไปในเสื้อคลุมผ่านการมุดตัว โครงสร้างจุลภาคในแร่โกเมนและคลีโนไพรอกซีนระบุว่าอุณหภูมิถึง 1,458 ถึง 1,634 องศาฟาเรนไฮต์ (792 ถึง 890 องศาเซลเซียส) และความดันสูงระหว่าง 287,000 ถึง 355,000 ปอนด์ต่อตารางนิ้ว (19.8 และ 24.5 กิโลบาร์)
ตัวเลขเหล่านี้ชี้ให้เห็นว่า eclogites จมลึกอย่างน้อย 65 กม. นักวิจัยรายงาน กล่าวอีกนัยหนึ่ง การค้นพบนี้คล้ายกับข้อมูลจากแร่ธาตุที่พบในเขตมุดตัวสมัยใหม่ Kusky และ Wang กล่าว
ที่เกี่ยวข้อง: นักวิทยาศาสตร์สร้างแผนที่เปลือกโลกของทวีป ‘Game of Thrones’
ในที่สุด แรงกดดันจากแผ่นเปลือกโลกทั้งสองที่ชนกันก็บีบหินหนาแน่นกลับขึ้นสู่ผิวน้ำ “เหมือนกับเมล็ดแตงโมที่อยู่ระหว่างนิ้วที่เปียกของคุณ” Kusky และ Wang กล่าว
Nicolas Greber ศาสตราจารย์ด้านธรณีเคมีที่พิพิธภัณฑ์ประวัติศาสตร์ธรรมชาติเจนีวา และสถาบันธรณีวิทยาแห่งมหาวิทยาลัยเบิร์น กล่าวว่า “ฉันคิดว่านี่เป็นการศึกษาที่น่าสนใจมาก” “นิเวศวิทยาเหล่านี้มีความสำคัญเนื่องจากไม่เพียง แต่แสดงให้เห็นว่าโซนการเหลื่อมมีอยู่ในเวลานั้น แต่จริง ๆ แล้วโซนการเหลื่อมเหล่านี้สามารถค่อนข้างสูงชันได้”
โรเบอร์ตา รัดนิค ศาสตราจารย์ด้านธรณีศาสตร์แห่งมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย ซานตา บาร์บารา ซึ่งไม่ได้มีส่วนร่วมในการศึกษาวิจัยกล่าว “มันไม่ใช่นวนิยายโดยเฉพาะอย่างยิ่งในความคิดของฉัน” ตามที่นักวิจัยคนอื่น ๆ ได้รายงานไปแล้วเช่นเดียวกับแร่นิเวศวิทยาและแร่ธาตุจากระบบนิเวศน์ ติดอยู่ในเพชร ที่เกิดขึ้นจากท่อภูเขาไฟที่ “ได้รับการศึกษามาอย่างดีตลอดหลายทศวรรษที่ผ่านมา” เธอกล่าวกับ WordsSideKick.com
Rudnick กล่าวเสริมว่า “หัวข้อทั้งหมดเกี่ยวกับเวลาที่แผ่นเปลือกโลกเริ่มต้นนั้นเป็นคำถามที่ยังไม่แน่นอน แต่ฉันคิดว่าชุมชนส่วนใหญ่จะไม่มีปัญหากับการแปรสัณฐานของแผ่นเปลือกโลกที่ทำงานโดย 2.5 พันล้านปี [ago].”
การศึกษาถูกตีพิมพ์ออนไลน์ 4 เมษายนในวารสาร การดำเนินการของ National Academy of Sciences.
เผยแพร่ครั้งแรกบน Live Science
Be the first to comment