Возраст глаукофановых сланцев не указывает на начало тектоники плит

Одной из больших загадок в истории Земли является развитие тектоники плит. Когда именно начались эти процессы? Научные мнения сильно расходятся.

Доминирующая точка зрения заключается в том, что океанические плиты поддвигались под другие плиты и погружались в мантию Земли — процесс, известный как субдукция — с начала гадейского эона, более четырех миллиардов лет назад. Другие относят начало тектонических движений к неопротерозойской эре, 500–1000 миллионов лет назад. Эта гипотеза основана на факте, что минерал глаукофановый сланец начал появляться 700–800 миллионов лет назад. Геонаучники из Университета имени Иоганна Гутенберга в Майнце (Германия) показали, что появление глаукофановых сланцев связано с долгосрочными изменениями состава океанической коры и, следовательно, не датирует начало тектоники плит. Исследование опубликовано в авторитетном журнале Nature Geoscience.

Глаукофановый сланец — это сине-фиолетовая порода, относительно редкая и встречающаяся в Альпах, Японии, на западном побережье США и в других местах. Самые древние найденные глаукофановые сланцы имеют неопротерозойский возраст — 700–800 миллионов лет. Эта метавулканическая порода образуется во время субдукции океанической коры. Для её формирования требуются высокое давление и относительно низкие температуры от 200 до 500 °C. Поскольку такие условия преобладали в зонах субдукции лишь в недавнем геологическом прошлом, глаукофановый сланец служил доказательством того, когда происходила тектоника плит, движимая субдукцией. Причина отсутствия этих пород на Земле в течение первых 3,8 миллиарда лет — горячо обсуждаемая тема среди геологов.

«Мы знаем, что образование глаукофановых сланцев определенно связано с субдукцией, — пояснил профессор Ричард Уайт из Института геонаук Майнцского университета. — Однако тот факт, что самые древние глаукофановые сланцы имеют возраст всего 700–800 миллионов лет, не означает, что до этого не было процессов субдукции, как иногда утверждается», — добавил доктор Ричард Пэлин. В своем исследовании ученым впервые удалось продемонстрировать, что отсутствие глаукофановых сланцев в ранние геологические периоды связано с изменением химического состава океанической коры в ходе истории Земли, что, в свою очередь, является результатом постепенного охлаждения мантии Земли с архейского эона.

Океаническая кора, формировавшаяся на ранней, горячей Земле, была богата оксидом магния. Используя компьютерные модели, Пэлин и Уайт смогли показать, что из этой богатой MgO породы во время субдукции не мог образоваться глаукофановый сланец. Вместо этого субдукция богатой магнием коры приводила к образованию пород, подобных зеленым сланцам, которые сегодня формируются при низких температурах и низком давлении. Поскольку эти зеленосланцевые породы могут удерживать больше воды, чем большинство глаукофановых сланцев, в раннюю мантию Земли могло поступать больше флюидов, чем сегодня. Этот фактор влияет на формирование магм, что является одной из тем, изучаемых исследовательским подразделением «Вулканы и атмосфера в магматических открытых системах» (VAMOS) в Университете Майнца.