Jeden z superkontynentów jest inny niż pozostałe (to Rodinia)

Wiele osób słyszało o Pangaea, superkontynencie, który obejmował wszystkie kontynenty na Ziemi i zaczął się rozpadać około 175 milionów lat temu. Ale przed Pangaea, ziemskie obszary lądowe rozpadały się i rozbijały z powrotem tworząc superkontynenty wielokrotnie. Cykl ten trwał przez co najmniej ostatnie 3,0 miliardy lat historii Ziemi, regulując geografię naszej planety, klimat i cykle węglowe.

Każdy superkontynent ma swoje dziwactwa, ale jeden, zwany Rodinią, zebrany od 1,3 do 0,9 miliarda lat temu i rozbity około 0,75 miliarda lat temu, jest szczególnie dziwny. Badania prowadzone przez Chao Liu i Roberta Hazena z Carnegie (również dyrektora wykonawczego Deep Carbon Observatory) oraz Andrew Knolla z Uniwersytetu Harvarda, opisują dlaczego Rodinia jest tak niezwykła w nowym artykule w Nature Communications.

Szukając dowodów na istnienie superkontynentów w przeszłości, geolodzy uwielbiają ziarna cyrkonu, trwałego minerału, który tworzy się ze stopionych skał w wysokich temperaturach.

„Cyrkony są tak wytrzymałe, że przetrwają większość zdarzeń geologicznych”, powiedział Liu. Podobnie jak w przypadku innych superkontynentów, liczba detrytycznych ziaren cyrkonu wzrosła podczas formowania się i spadła podczas rozpadu Rodinii. „Jednakże, cyrkon jest tylko jednym z ponad 5000 różnych rodzajów minerałów na Ziemi,” powiedział Liu. „Pomyśleliśmy, może możemy spojrzeć na dystrybucję innych minerałów w czasie, aby zobaczyć czy różnią się one od cyrkonu.”

Liu i jego koledzy skompilowali globalne rekordy minerałów wysokotemperaturowych, sięgające 3 miliardów lat wstecz. Ponadto przeanalizowali globalne dane dotyczące stężenia pierwiastków śladowych w skałach magmowych, które są skałami powstałymi z roztopionej magmy, przez ostatnie 3 miliardy lat, aby zidentyfikować mechanizmy kontrolujące rozmieszczenie minerałów zmieniających się w czasie, w tym cyrkonu. Dane minerałów ujawniły wzorce, które były podobne do cyrkonu, ze szczytami w całkowitych zapisach minerałów związanych z tworzeniem się superkontynentów. Jednakże, jest jeden wyjątek. Rodinia miała mniej całkowitych wystąpień minerałów w porównaniu z innymi superkontynentami.

Badacze zauważyli, że minerały Rodinian zawierające niob i itr wykazywały podobnie wysokie szczyty jak cyrkony. Dodatkowo, szczyty te ładnie łączą się z wyższymi globalnymi koncentracjami itru, niobu i cyrkonu w skałach magmowych Rodinii, w porównaniu do wszystkich innych superkontynentów.

Aby wyjaśnić te odkrycia, naukowcy proponują, że podczas swojego powstania Rodinia mogła doświadczyć ograniczonego magmatyzmu łukowego. Ten rodzaj aktywności wulkanicznej zwykle przeważa podczas montażu superkontynentów i jest związany z subdukcją, gdzie krawędź jednej płyty tektonicznej zapada się pod drugą, oraz kolizjami, które tworzą łuki wulkaniczne, takie jak Wyspy Aleuckie, oraz łańcuchy górskie, takie jak Góry Skaliste i Himalaje. Takie wydarzenia tektoniczne zazwyczaj niosą ze sobą solidne sygnatury geochemiczne bardzo małej ilości cyrkonu, itru i niobu. Takie sygnatury są stosunkowo ograniczone podczas montażu rodyjskiego. Zamiast tego, rodiańska geochemia, mineralogia i petrologia wskazują na powszechny magmatyzm nie-łukowy.

Aby wyjaśnić ogólnie karłowate zapisy minerałów dla Rodinii w porównaniu do innych superkontynentów, naukowcy spekulują, że mogła nastąpić rozległa erozja rodiańskich łuków wulkanicznych i pasów górskich. Wzmożona erozja jest prawdopodobnie spowodowana stylem, w jakim Rodinia została uformowana, czyli procesem zwanym montażem ekstrawertycznym. Po rozpadnięciu się superkontynentu jego kawałki mogą się połączyć, tworząc nowy poprzez montaż introwertyczny, kiedy to płyty tektoniczne dryfują do tyłu i ponownie się łączą, lub montaż ekstrawertyczny, kiedy to kontynenty dryfują dalej od siebie i spotykają się ponownie po drugiej stronie planety. Płyty mają tendencję do pokonywania większych odległości podczas montażu ekstrawertycznego, co mogło doprowadzić do większej erozji ich brzegów. Ekstrawertycznemu montażowi Rodinii mogła również towarzyszyć dwustronna subdukcja, gdzie materiały z obu zderzających się płyt zapadają się w płaszcz, jeszcze bardziej zagrażając zachowaniu minerałów.

Spekulowana „zwiększona erozja” Rodinii mogłaby znacząco wpłynąć na globalny obieg węgla, ponieważ wietrzenie jest głównym pochłaniaczem atmosferycznego dwutlenku węgla. W następnym kroku naukowcy, wraz z geologiem rud Simone Runyon, badaczem podoktorskim w Carnegie Institution for Science, dokładnie zbadają spekulacje dotyczące „wzmocnionej erozji”. „Próbujemy dowiedzieć się jaka była temperatura formowania, ciśnienie i głębokość wszystkich minerałów Rodinian i porównać je z minerałami powstałymi podczas tworzenia innych superkontynentów” powiedział Liu. „Myślę, że to będzie bardzo interesujące.”

Caption: Proponowana rekonstrukcja superkontynentu Rodinia, około 990 milionów lat temu. Credit: Chao Liu/EarthByte

Courtesy of the Deep Carbon Observatory