Диамантени доказателства за началото на сблъсъка на континентите

carnegiescience
Ювелирите се гнусят от примесите в диамантите, но те са златна мина за учените. Безопасно обвити в супер-твърд диамант, вкляченията не се променят - древни минерали, които разказват историята на далечното минало на Земята. Учените са анализирали данни от литературата на над 4000 от тези минерални включения, за да открият, че континентите са започнали цикъл на разпад, плаващи движения и сблъсък преди около 3 милиарда години. Изследването, публикувано в Science на 22 юли 2011 г., определя точно кога започва тoзи така наречен цикъл на Уилсън.

Водещият автор Стивън Шири от Департамента за земен магнетизъм в Институита Карнеги обяснява: "Цикълът на Уилсън е отговорен за растежа на континентална кора на Земята и на континенталните структури, които ние виждаме днес, за отваряне и затварияне на океанските басейни през времето, образуването на планините и разпределението на руди и други материали в земната кора. Но кога започва всичко е останало неуловимо до сега. Ние използвахме примеси, или включвания, съдържащи се в диаманти, защото те са перфектни капсули на времето от голяма дълбочина под континентите. Те предоставят информация за възрастта и химичния състав за период от повече от 3,5 милиарда години, която включва еволюцията на атмосферата, растежа на континенталната кора и началото на тектониката на плочите."

Съавторът и дългогодишен колега Стивън Ричардсън от Университета на Кейптаун добавя: "Това е удивително, че ние можем да използваме най-малките минерални зърна, че могат да бъдат анализирани, за да разкрием произхода на някои от най-големите геоложки характеристики на Земята."

Най-големите диаманти идват от кратоните (най-древните образувания в континенталните интериори, които имат дълбоки корени мантия или килове), около които се събира постепенно млад континентален материал. Кратоните съдържат най-старите скали на планетата и килове им се простират в мантията на повече от 200 м, където натискът е достатъчно високи, но температурите са достатъчно ниски, за да се формират диаманти и да се съхраняват в продължение на милиарди години. Диамантите са пристигнали на повърхността като случайни пътници по време на вулканични изригвания на дълбока магма, която затвърдява в скали, наречен кимберлити. Включенията в диамантите са от две основни разновидности: перидотити и еклогити. Перидотит е най-разпространената скална разновидност в горната мантия, докато еклогит като цяло е скала, останала от океанската кора, рециклирана в мантията при потъването на тектонските плочи.

Шири и Ричардсън, използвайки собствената си работа с други съвместни изследвания, публикувани в над 20 документа за 25-годишен период, преразглеждат данните за повече от 4000 включвания на силикати (най-разпространените на Земята минерали) и повече от 100 включения от сероводород в пет древни континента. Разгледани са най-важните аспекти за времето, когато включенията са били капсулирани и свързаните с техния състав тенденции. Композициите варират и зависят от геохимичните обработки, които предшествениците на компонентите са претърпели, преди те да бъдат капсулирани.

До момента са използвани две системи за сравнение на включения: рений, осмий и самарий-неодимови техники. И двете разчитат на природни изотопи, които се разпадат извънредно бавно, но дават предсказуеми продукти от едно разпадане на всеки десет години, по скалата на които включенията са отлични атомните часовници за определяне на абсолютната възраст.

Изследователите открили, че преди 3,2 милиарда години се формират само диаманти с перидотитови композиции, но преди 3 милиарда години еклогитовите диаманти започват да доминират. "Най-простото обяснение е, че тази промяна идва от първоначалната отдалеченост на една тектонска плоча от друга. Когато континентите започват да се сблъскват, подобно на суперконтиненталния цикъл днес, последователността от надигания и сблъсък води до залавянето на еклогити от субконтиненталния кил в мантията заедно с течности, които са необходими, за да се образуват диаманти", отбеляза Шири. "Този преход бележи началото на цикъла на Уилсън за тектониката на плочите," заключава Ричардсън.