Kontynenty Ziemi mogły urodzić się pod dużymi łańcuchami górskimi, takimi jak Andy.
Nowe badania łączące tajemniczy brakujący pierwiastek śladowy, 66-milionową skałę, która została zniszczona przez starożytny wulkan, oraz bazę danych wszystkich chemii skał analizowanych przez naukowców w ostatnim stuleciu, wyjaśniającą, dlaczego Ziemia ma kontynenty. Badanie, opublikowane 16 stycznia w czasopiśmie Nature Communications, sugeruje, że tam, gdzie rodzą się góry, również kontynenty.
„To jak układanka” - powiedział kierownik badań Ming Tang, doktorant z dziedziny geologii na Rice University w Houston. „Brakuje części tej kontynentalnej układanki i wygląda na to, że znaleźliśmy odpowiedź”.
Brakujący element
Brakującym elementem jest metal ziem rzadkich zwany niobem. W środkowej warstwie Ziemi, zwanej płaszczem, a także w skorupie oceanicznej (części zewnętrznej warstwy planety pokrytej morzami) niob i inny pierwiastek ziem rzadkich, tantal, zwykle występują w stałym stosunku. Tang powiedział, że skorupa kontynentalna jest dziwna. Skorupa, z której składają się kontynenty, ma stosunkowo niską zawartość niobu.
Przypadek tego brakującego niobu w skorupie kontynentalnej od dziesięcioleci trapi geologów. Tang szukał go w bazie danych geochemii skał prowadzonej przez Instytut Maxa Plancka w Niemczech. Szukał stref subdukcji, w których skorupa miele się w płaszcz i magmy. Ta magma po ochłodzeniu może tworzyć kontynenty. Tang stwierdził, że w wielu strefach subdukcji nie brakowało niobu. Ale było to dziwnie nieobecne w niektórych regionach górskich, takich jak Andy.
Andy to potężny region górski, zasilany pobliską tektoniką strefy subdukcji. Gdy skorupa oceaniczna u wybrzeży Ameryki Południowej trzeszczy poniżej skorupy kontynentalnej, niespokojne Andy powstają, a magma wypluwa niektóre z wulkanów o najwyższych wysokościach na Ziemi, powiedział Tang.
Regiony takie jak Andy - które tworzą się na szczycie strefy subdukcji - są znane jako łuki kontynentalne i są wyjątkowe, ponieważ skorupa jest około dwa razy grubsza niż zwykła skorupa kontynentalna, powiedział Tang. Niestety chemia skał na dnie tej skorupy jest tajemnicą. Na prawie 50 milach pod powierzchnią skały te są niedostępne.
Wprowadź ksenolit
Na szczęście góry Sierra Nevada w zachodnich Stanach Zjednoczonych były aktywnym regionem budującym góry, podobnie jak dzisiaj Andy. Tang, wraz z petrologiem Rice University, Cin-Ty Lee, i ich koledzy przeanalizowali próbkę skały, która utworzyła się około 66 milionów lat temu i została wypchnięta na powierzchnię w wyniku erupcji wulkanicznej około 25 milionów lat temu. Skała ta, zwana ksenolitem, pierwotnie uformowała się głęboko u podstawy Sierra Nevada, gdy były aktywnym łukiem kontynentalnym - naukowcy znaleźli skałę w Arizonie.
Skała „może zapewnić bardzo ładny, doskonały analog do głębokiej skorupy pod Andami” - powiedział Tang.
Analiza wykazała, że ksenolit łuku kontynentalnego miał dodatkowy niob. Tang i jego koledzy odkryli brakujący pierwiastek ziem rzadkich na kontynencie: utracony niob utknął na dnie łuków kontynentalnych.
Niob jest uwięziony tak głęboko z powodu wyjątkowych warunków pod tymi super-grubymi odcinkami skorupy ziemskiej. Tang powiedział, że pod łukami kontynentalnymi z powodu grubej skorupy płaszcz jest pod wysokim ciśnieniem. Pod wysokim ciśnieniem minerał tytanowy zwany rutylem krystalizuje z magmy. Rutyl uwięził duże ilości niobu i niewiele tantalu. Jest również bardzo gęsty, więc spada głęboko w skorupę, gdy inne skały krążą w kierunku powierzchni.
Ponieważ skorupa kontynentalna nie zawiera niobu, musiała powstać w tych warunkach łuku kontynentalnego, powiedział Tang. A to oznacza, że miejsca takie jak Andy prawdopodobnie posiadały obecnie nasienie wszystkich kontynentów na Ziemi.
„Każdy kawałek kontynentu, na którym teraz stoimy, prawdopodobnie zaczynał się od tych procesów budowania gór”, powiedział Tang.
