Геохимическое исследование связывает древние анортозиты с горячим субдукцией ранней Земли

Группа исследователей продвинулась в понимании формирования массивных анортозитов — загадочных пород, которые образовывались только в середине истории Земли. Эти богатые плагиоклазом магматические образования, которые могут покрывать площади до 42 000 км² и содержать месторождения титановых руд, десятилетиями ставили учёных в тупик из-за противоречивых теорий их происхождения.

Новое исследование, опубликованное в Science Advances 14 августа, подчёркивает сложную связь между эволюцией мантии и коры Земли и тектоническими силами, которые формировали планету на протяжении её истории. Оно также предлагает новые подходы к изучению того, когда началась тектоника плит, как функционировала субдукция миллиарды лет назад и как эволюционировала земная кора.

Исследовательская группа под руководством Дункана Келлера и Син-Ти Ли из Университета Райса изучала массивные анортозиты, чтобы проверить гипотезы о магмах, их сформировавших. Работа была сосредоточена на анортозитах Марси и Морен — классических примерах из Гренвильского орогена Северной Америки возрастом около 1,1 млрд лет.

Путём анализа изотопов бора, кислорода, неодима и стронция в породах, а также проведения петрогенетического моделирования, исследователи обнаружили, что магмы, сформировавшие эти анортозиты, были богаты расплавами, происходящими из океанической коры, изменённой морской водой при низких температурах. Также были найдены изотопные сигнатуры, соответствующие другим породам зон субдукции, таким как абиссальный серпентинит.

"Наше исследование указывает на то, что эти гигантские анортозиты, вероятно, образовались в результате обширного плавления субдуцированной океанической коры под конвергентными окраинами континентов", — сказал Келлер, ведущий автор исследования. "Поскольку мантия в прошлом была горячее, этот процесс напрямую связывает формирование массивных анортозитов с тепловой и тектонической эволюцией Земли".

Исследование, сочетающее классические методы с новым применением бор-изотопного анализа к массивным анортозитам, предполагает, что эти породы формировались во время очень горячей субдукции, которая могла быть распространена миллиарды лет назад.

Поскольку массивные анортозиты сегодня на Земле не образуются, новые доказательства, связывающие эти породы с очень горячей субдукцией на ранней Земле, открывают новые междисциплинарные подходы к пониманию того, как эти породы фиксируют физическую эволюцию нашей планеты.