小さなマグマの塊が地球のプレートテクトニクスの歴史を書き換える

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人間の髪の毛の幅よりも小さい泡に埋め込まれ、南アフリカで発見されたマグマの塊は、地球の最初のゆっくりとしたダンスで、その外殻を構成する岩の多いスラブの時計を逆転させるかもしれません。

その小さな塊の中の化学物質は、地球の存在の最初の10億年の間に隆起した、いわゆるプレートテクトニクスを示唆しています。

1950年代以来、科学者たちは地球の地殻が地殻の溶融マントルの上に浮かぶ構造プレートと呼ばれる巨大なスラブでできていることを知っています。これらの巨大なプレートは沈み込み帯で出会い、軽いスラブが重いスラブの下をマントルの深さまで滑り落ちます。地表から収集されたミネラルが注入された沈下地殻は、地球内部の極度の圧力と温度の下でマグマに溶け込みます。

まさにこの惑星のリサイクルが始まったとき、熱く議論されてきました。見積もりは10億から40億年前の範囲です。現在、科学者の国際チームは、地球の地殻の沈み込みが35億年以上前に始まった可能性が高いことを発見しました。彼らの結果はジャーナルネイチャーで7月15日に公開されました.

「プレートテクトニクスは、地球上の主要なプロセスであり、私たちの太陽系の他の惑星とは異なる可能性があり、地球上の生命の研究にとって非常に重要である可能性があります」と論文の主執筆者であり、大学の地球化学者であるアレクサンドルフランスのグルノーブルアルプ。

彼らの発見の根源にある冷却されたマグマの微視的なビーズは、33億年以上にわたって休眠状態にあり、オリビン結晶の墓によって保護されており、周囲の環境によって変化していません。それは、地球の歴史の中で最も初期の時代の1つからのタイムカプセルでした。

砂粒よりも大きくないかんらん石の結晶は、南アフリカのコマチ川にちなんで名付けられたコマチアイト岩から発見されました。それらは、始生代(25億から40億年前)にマグマの異常に高温のプルームがマントルから地表に上昇したときに(マグマが地表に到達すると、溶岩と呼ばれます)形成されました。これらの珍しい岩は、地球のマントルの初期状態を垣間見ることができるため、地質学者にとって非常に貴重です。

結晶が埋め込まれたマグマ塊は、南アフリカのコマチ川(ここに示されている)にちなんで名付けられたコマタイト岩から発見されました。 (画像クレジット:Alexander Sobolev)

小さなマグマ包有物を研究するために、ソボレフと彼のチームは、結晶を華氏2,700度(摂氏1,500度)以上に加熱し、氷水で急冷してガラス状のサンプルを形成することにより、卵巣の結晶を再溶解しました。次に、最先端の機器を使用して、ガラス状マグマの化学組成を測定し、その起源を特定しました。

研究者は、マグマが高濃度の水と塩素、および低レベルの重水素(水素の重いバージョン)を含む、沈み込んだ海洋地殻の多くの特徴を含んでいることを発見しました。彼らは、マグマが古代の海底の溶けた遺跡に起源を持っていると結論づけました。

「そうだとしたら、それは大きな意味を持つ」とソボレフ氏は語った。 「これは、表面から海水で変化した地殻が約33億年前にマントルに落ち込んだことを意味します。これらのすべてのプロセスが遅いため、このソースが表面から到達したポイントまで下がった時点から、繰り返しますが、少なくとも1億から2億年かかりました。つまり、このプロセスは地球の歴史の最初の10億年以内に始まりました。」

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