超大陸の一つは他の大陸とは違う（ロディニア）

約1億7500万年前に地球上のすべての大陸を含む超大陸「パンゲア」が分裂を始めたことは多くの人が知っています。 しかし、パンゲア以前にも、地球上の大陸は分裂と衝突を繰り返し、超大陸を形成していました。

それぞれの超大陸には癖がありますが、13億年前から9億年前にかけて組み合わされ、約7億5千万年前に分裂したロディニアと呼ばれる超大陸は、特に奇妙です。 カーネギー大学のChao Liu氏とRobert Hazen氏（Deep Carbon Observatoryのエグゼクティブディレクターでもある）、ハーバード大学のAndrew Knoll氏が率いる研究チームは、Nature Communicationsに掲載された新しい論文の中で、ロディニアがなぜそれほど変わっているのかを説明しています。

過去の超大陸の証拠を探すとき、地質学者は高温で溶けた岩石から形成される耐久性のある鉱物であるジルコンの粒を好んで使用します。

「ジルコンは非常に堅牢で、ほとんどの地質学的事象に耐えられます」とLiu氏は言います。 他の超大陸と同様に、離散性ジルコン粒子の数は形成時に増加し、ロディニアの分裂時には減少した。 “しかし、ジルコンは、地球上に存在する5,000種類以上の鉱物のうちの1つにすぎません」とLiuは言う。 “しかし、ジルコンは地球上に存在する5,000種類以上の鉱物の1つにすぎません。私たちは、ジルコンとは異なる他の鉱物の分布を、時間の経過とともに調べることができるのではないかと考えました」

Liu氏らは、30億年前にさかのぼり、高温鉱物の世界的な記録をまとめました。 さらに、ジルコンを含む鉱物の分布が時間とともに変化するメカニズムを明らかにするために、過去30億年間のマグマ性岩石（マグマが溶けてできた岩石）の微量元素濃度の世界的なデータを分析しました。 鉱物のデータを見ると、ジルコンと同じようなパターンが見られ、超大陸の形成に関連して鉱物の総記録がピークに達していた。 しかし，一つだけ例外があります。

研究者たちは、ニオブとイットリウムを含むロディニアの鉱物がジルコンと同様に高いピークを示していることに気づきました。

これらの発見を説明するために、研究者たちは、ロディニアがその形成過程において、限定的なアークマグマティズムを経験したのではないかと提案しています。 この種の火山活動は、通常、超大陸の形成時に見られ、沈み込み（地殻プレートの端が別のプレートの下に沈むこと）や、アリューシャン列島のような火山弧や、ロッキー山脈やヒマラヤ山脈のような山脈を作る衝突に関連しています。 このようなテクトニックイベントでは、通常、ジルコニウム、イットリウム、ニオブをほとんど含まない強固な地球化学的特徴が見られる。 ロディニアンの形成期には、このような特徴は比較的限られています。

他の超大陸に比べてロディニアの鉱物記録が一般的に少ないことを説明するために、研究者たちはロディニアの火山弧や山地帯の広範囲にわたる浸食があったのではないかと推測しています。 浸食が進んだのは、ロディニア大陸が形成されたときの様式、つまり外向性集合と呼ばれるプロセスによるものと考えられる。 超大陸が分裂した後、その破片が集まって新しい大陸を形成するには、地殻プレートがドリフトして戻ってきて再び合体する「内向的アセンブリー」と、大陸がドリフトして地球の反対側で再び合体する「外向的アセンブリー」がある。 外向性集合では、プレートの移動距離が長くなる傾向があり、そのために縁辺部の侵食が大きくなったと考えられている。

風化は大気中の二酸化炭素の主要な吸収源であるため、ロディニアの「浸食の促進」は、地球の炭素循環に大きな影響を与える可能性があります。 次のステップとして、研究者たちは、カーネギー科学研究所のポスドク研究員である鉱石地質学者のシモーヌ・ラニョン氏とともに、「浸食の促進」という推測を慎重に検討する予定です。 “私たちは、ロディニアンのすべての鉱物の形成温度、圧力、深さを調べ、他の超大陸の誕生時に形成された鉱物と比較しようとしています」とLiuは言う。 “

Caption: 約9億9000万年前の超大陸ロディニアの復元図案。 Credit: Chao Liu/EarthByte

Courtesy of the Deep Carbon Observatory