Земні материки, можливо, народилися під великими гірськими масивами, як Анди.
Нове дослідження, що поєднує таємничий зниклий мікроелемент, 66-мільйонну давню скелю, спалену стародавним вулканом, і база даних про всю хімію гірських порід, проаналізовану вченими минулого століття, пояснює, чому Земля має материки. Опубліковане 16 січня в журналі Nature Communications, дослідження припускає, що там, де народжуються гори, такі є і континенти.
"Це як головоломка", - сказав керівник дослідження Мінг Танг, докторантура з геології Університету Райсу в Х'юстоні. "У цій континентальній головоломці відсутня частина, і, здається, ми знайшли відповідь".
Відсутній шматок
Відсутній шматок - це рідкісноземельний метал під назвою ніобій. У середньому шарі Землі, який називається мантією, а також в океанічній корі (частина зовнішнього шару планети, покрита морями), ніобій та інший рідкісноземельний елемент, тантал, як правило, спільно зустрічаються у послідовному співвідношенні. Континентальна кора дивна, сказав Тан Live Science. Кора, яка складає континенти, є ніобієм порівняно мало.
Випадок відсутнього ніобію в континентальній корі вже десятиліттями обтяжує геологів. Танг відправився на полювання в базу даних геохімії гірських порід, яку підтримує Інститут Макса Планка в Німеччині. Він шукав зони субдукції, де кірка перемелюється у форму мантії та магми. Ця магма при охолодженні має потенціал для створення континентів. Танг виявив, що ніобій не відсутній у багатьох з цих зон субдукції. Але це було химерно відсутнє в таких гірсько-будівельних регіонах, як Анди.
Анди - це масивний гірсько-будівельний регіон, що працює на тектоніці сусідньої зони субдукції. Коли океанічна кора біля узбережжя Південної Америки стискається нижче континентальної кори, неспокійні Анди піднімаються, і магма випирає з деяких вулканів найвищої висоти на Землі, сказав Тан.
Такі регіони, як Анди, які утворюють у зоні субдукції - відомі як континентальні дуги, і вони особливі тим, що кора там приблизно вдвічі товща звичайної континентальної кори, сказав Тан. На жаль, хімія гірських порід на дні цієї кори є загадкою. На майже 50 милях (80 кілометрів) під поверхнею ці скелі недоступні.
Введіть ксеноліт
На щастя, гори Сьєрра-Невада західних Сполучених Штатів раніше були активним гірсько-будівельним регіоном, як сьогодні Анди. Тан разом із петрологом університету Райсу Сін-Лі Лі та їхніми колегами проаналізували зразок гірської породи, який утворився близько 66 мільйонів років тому і був висунутий на поверхню вулканічним виверженням близько 25 мільйонів років тому. Ця скеля, яку називають ксенолітом, спочатку утворилася глибоко біля основи Сьєрра-Невади, коли вони були діючою континентальною дугою - дослідники знайшли скелю в Арізоні.
Скала "може стати дуже приємним, відмінним аналогом глибокої кори під Андами", - сказав Танг.
Аналіз показав, що ксеноліт континентальної дуги мав зайвий ніобій. Танг та його колеги знайшли відсутні на континенті рідкісноземельні елементи: Втрачений ніобій застряг на дні континентальних дуг.
Ніобій потрапляє в пастку так глибоко через унікальні умови під цими надтовстими ділянками земної кори. У континентальних дугах через товсту кору мантія знаходиться під високим тиском, сказав Тан. Під високим тиском мінерал титану, який називається рутилом, кристалізується з магми. Рутил трапляється в пастці великої кількості ніобію, а не танталу. Він також дуже щільний, тому потрапляє вглиб кори, коли інші породи циркулюють до поверхні.
Оскільки в континентальній корі відсутній ніобій, він повинен сформуватися в цих умовах континентальної дуги, сказав Танг. А це означає, що такі місця, як Анди, напевно, зберігали насіння всіх континентів на Землі сьогодні.
"Кожен шматок континенту, на якому ми зараз стоїмо, ймовірно, почався з цих гірсько-будівельних процесів", - сказав Танг.
