وجدت دراسة جديدة أن تشكيلًا صخريًا فريدًا في الصين يحمل أدلة على أن الصفائح التكتونية قد انزلقت ، أو انزلقت أسفل الصفائح الأخرى ، خلال العصر الأركيولوجي (منذ 4 مليارات إلى 2.5 مليار سنة) ، تمامًا كما تفعل هذه الأيام.
هذه الصخور التي يبلغ عمرها 2.5 مليار عام والمعروفة باسم eclogite نادرة ، وتتشكل عندما يتم دفع القشرة المحيطية إلى عمق الوشاح (الطبقة بين القشرة واللب) عند درجات حرارة منخفضة نسبيًا. قال الباحثان المشاركان في الدراسة تيموثي كوسكي ولو وانج ، علماء الأرض في جامعة الصين لعلوم الأرض ، لـ Live Science في رسالة بالبريد الإلكتروني:.
قال الباحثون إن الدراسة كشفت عن أقدم eclogites المعروفة من حزام جبلي قديم وجد في القشرة المحيطية للأرض. أقدم صخور من هذا النوع - صخور عمرها 2.1 مليار سنة (يفتح في علامة تبويب جديدة) في جمهورية الكونغو الديمقراطية - قال الباحثون إنهم أصغر بحوالي 400 مليون سنة.
في حين أن هذا ليس أقدم دليل على الصفائح التكتونية المسجلة - دراسة 2021 ، على سبيل المثال ، مؤرخة الصفائح التكتونية منذ حوالي 3.6 مليار سنة - الاكتشاف الجديد هو نقطة بيانات قيّمة تظهر أن الصفائح التكتونية قد انزلقت تحت بعضها البعض في الأيام "الأولى" للأرض ، من الناحية الجيولوجية على الأقل.
الصفائح التكتونية - الألواح المتحركة التي تشكل القشرة الخارجية للأرض - مسؤولة عن تدوير المواد و العناصر من أعماق الأرض إلى المحيطات والأسطح والغلاف الجوي. لعقود من الزمان ، عمل فريق البحث على فهم تاريخ الأرض المبكر وتطورها ، "من وقت تشكلها وتبريدها من كرة منصهرة من الصهارة في الفضاء" إلى وقت تصلبها ، وتشكيل قشرة خارجية صلبة تطورت إلى الصفائح التكتونية. نظام لدينا اليوم ، قال Kusky و Wang.
تعتبر الصفائح التكتونية ضرورية لتسخين الكوكب. وقالوا إنه بسبب تحرك الصفائح التكتونية ، "تضيع الحرارة من الداخل ، مثل الخبز الذي يطفو ويتحرك على قدر من الحساء المغلي في الأسفل". "ما إذا كان الانتقال إلى لوحة تكتونية الأرض حدث مبكرًا ، أو ما إذا كان الكوكب قد تطور عبر مراحل مختلفة تهيمن عليها آليات مختلفة لفقدان الحرارة ، هو أحد أكثر الأسئلة التي لم يتم حلها ومناقشتها في علوم الأرض اليوم. "
لهذا السبب ، على مدار العشرين عامًا الماضية ، رسم فريق البحث خرائط لصخور Archean eon التي تمتد على مسافة 990 ميلاً (1600 كيلومتر) في شمال الصين - "حزام جبلي قديم ، يُدعى orogen ، يسجل المكان الذي اصطدمت فيه لوحتان تكتونيتان بحوالي 2.5 مليار. منذ سنوات ، "قال Kusky و Wang.
تشير العديد من الميزات في هذه الصخور إلى أن هذا الحزام الجبلي القديم تشكل على شكل صفائح تكتونية تفاعلت مع بعضها البعض. على سبيل المثال ، أجزاء من القشرة المحيطية تسمى الأفيوليت محاصرة في منطقة الاصطدام القديمة ، كما هو الحال بالنسبة لمخاليط مشوهة للغاية من الصخور تسمى mélanges (تفتح في علامة تبويب جديدة) (تعني "المخاليط" بالفرنسية) التي تحدد البقع التي اصطدمت فيها الصفائح ، كما يقول الباحثون قال. وجد الفريق أيضًا هياكل كبيرة مطوية ، تسمى nappes (تفتح في علامة تبويب جديدة) ، والتي دفعت تلك الصفائح التكتونية من مئات إلى آلاف الأميال.
ضغط مرتفع ودرجة حرارة منخفضة
يكشف اكتشاف eclogites داخل الخلطة أن لوحًا تكتونيًا من القشرة المحيطية انغمس تحت صفيحة أخرى ، وتحول - أي تغير تركيبها أو تركيبها أو بنيتها الداخلية بفعل الحرارة والضغط - وهي تغوص في عمق الوشاح.
وقال كوسكي ووانغ إنه من النادر العثور على مدونيين من العصر الأركي ، مما "أدى إلى تأكيد أن الصفائح التكتونية الحديثة لم تعمل في أرشي". "وبالتالي ، فإن العثور على eclogite ، وهو مؤشر رئيسي للاندساس العميق والبارد ، أمر مهم للغاية."
كشف تحليل معملي لـ eclogites من الموقع أنها تشكلت في سلسلة من التلال المحيطية المنتشرة منذ حوالي 2.5 مليار سنة ، وتم نقلها عبر قاع المحيط ثم تم دفعها إلى الوشاح عن طريق الاندساس. تشير الهياكل المجهرية في عقيق المعادن وكلينوبيروكسين إلى أنها وصلت إلى درجات حرارة تتراوح بين 1،458 و 1634 درجة فهرنهايت (792 و 890 درجة مئوية) وضغوط عالية بين 287000 و 355000 رطل لكل بوصة مربعة (19.8 و 24.5 كيلو بار).
أفاد الباحثون أن هذه الأرقام تشير إلى أن eclogites انحدرت على الأقل 40 ميلاً (65 كم) بعمق. وبعبارة أخرى ، فإن هذه النتائج تشبه البيانات المأخوذة من المعادن الموجودة في مناطق الاندساس الحديثة ، كما قال كوسكي ووانغ.
في النهاية ، أدى الضغط الناتج عن اصطدام الصفيحتين التكتونيتين إلى ضغط الصخور الكثيفة مرة أخرى على السطح ، "مثل بذور البطيخ بين أصابعك الرطبة" ، كما قال كوسكي ووانغ.
قال نيكولاس جريبر ، أستاذ الكيمياء الجيولوجية في متحف التاريخ الطبيعي في جنيف ومعهد العلوم الجيولوجية بجامعة برن ، والذي لم يشارك في البحث ، لـ Live Science:"أعتقد أنها دراسة شيقة للغاية". "هذه eclogites مهمة لأنها لا تظهر فقط أن مناطق الاندساس كانت موجودة في ذلك الوقت ولكن في الواقع أن مناطق الاندساس هذه كانت قادرة على أن تكون شديدة الانحدار."
قالت روبرتا رودنيك ، أستاذة علوم الأرض في جامعة كاليفورنيا ، سانتا باربرا التي لم تشارك في الدراسة ، إن النتائج ليست مفاجئة للغاية أو حتى جديدة. "إنها ليست جديدة بشكل خاص ، في رأيي ،" كما ذكر باحثون آخرون بالفعل مثل eclogites القديمة ومعادن eclogite المحبوسة داخل الماس (يفتح في علامة تبويب جديدة) التي ظهرت من خلال الأنابيب البركانية التي "تمت دراستها جيدًا على مدى عقود" ، كما قالت لـ Live Science.
أضاف رودنيك أن "الموضوع برمته حول متى تبدأ الصفائح التكتونية هو بالتأكيد سؤال غير محسوم. لكنني أعتقد أن معظم المجتمع لن يواجه مشكلة في تشغيل الصفائح التكتونية قبل 2.5 مليار سنة [منذ]."
نُشرت الدراسة على الإنترنت في 4 نيسان (أبريل) في مجلة Proceedings of the National Academy of Sciences (يفتح في علامة تبويب جديدة).
