Отслеживание происхождения океанов и деления коры на отдельные океанические и континентальные области основано на неполной информации, полученной от крошечных остатков сохранившейся старейшей коры (возраст которой превышает 3,6 миллиарда лет). Миллиарды лет тектонизма, таяния и эрозии уничтожили остальную часть этой коры.
Океаны и континентальная кора существовали уже почти четыре миллиарда лет назад, поскольку в этот период были обнаружены водянистые осадочные породы этой эпохи и в нейссовых последовательностях преобладают тоналиты.
Тоналиты - это магматические породы, образующиеся при частичном плавлении гидратированной базальтовой коры на границах конвергентных плит. Коллизионные орогенические системы производили граниты путем частичного плавления тоналитной коры 3,7-3,6 млрд. лет назад. Таким образом, древнейшие породы можно понять с точки зрения тектонического режима плит.
Химия еще более древних обломочных цирконов может служить аргументом в пользу континентальной коры и океанов еще 4,4 и 4,2 миллиарда лет назад, соответственно. Возможно, только в течение первых 200 миллионов лет поверхность Земли была горячей, сухой и преимущественно сформированной ударами.
Должно быть, давным-давно геологические процессы сильно отличались от сегодняшних. С этим связаны следующие основные вопросы: Сколько лет океанам? Когда кора разделилась на отчетливые базальтовые океанические и гранитные континентальные области? Когда тектоника плит стала доминировать над ударами в качестве основного процесса образования коры?
Понимание этого начала делает изучение самой ранней Земли захватывающим и сосредоточено на интерпретации крошечных фрагментов коры, обнаруженных за первые миллиарды лет существования Земли.
Геологический рекорд.
Почти недеформированные и неметаметаллизированные вулканические и осадочные породы сохранились с 3,5 миллиардов лет назад, что значительно облегчает интерпретацию ранних пород Земли.
Однако основная проблема интерпретации старейшей геологической записи заключается в том, что данные получены в гнейссовых комплексах, где первоначальный характер пород был в основном стерт.
Точномасштабное разрешение хронологии этих гнейсовых комплексов является важной отправной точкой для установления времени наступления событий на Земле в раннем возрасте. Это стало возможным благодаря датировке циркона с использованием связанных систем радиоактивного распада.
Чувствительные ионные микробные зонды с высоким разрешением по массе датируются областями обычно 20 мкм шириной на 1 мкм глубиной в пределах одного циркона. С помощью катодолюминесцентной визуализации можно датировать рост отдельных магматических пород и рекристаллизованные домены для получения точных и сложных геологических данных о популяциях циркона в отдельных породах.
Анализ циркона с помощью масс-спектрометрии методом термической ионизации позволяет теперь датировать отдельные фрагменты крупных зерен, а также предоставляет ценную информацию о ранних стадиях развития Земли. В настоящее время на самых старых породах и минералах имеются многочисленные точные цирконовые даты, с ошибками всего в несколько миллионов лет.
Скалы, сохранившиеся с периода 4,0-3,6 млрд. лет назад, занимают около одной миллионной части земной коры, остальные разрушены в результате тектонической деятельности, таяния и эрозии в течение миллиардов лет. Эти старые породы были обнаружены в Гренландии, Австралии, Канаде (три населенных пункта), Антарктиде и Китае.
Самые древние известные породы Земли имеют возраст 4,03-3,96 млрд. лет и образуют небольшие участки в Акастовых гнейссах северо-западной Канады.
Акастовые гнейссы - это мигматиты - породы, образовавшиеся из нескольких поколений деформированных и метаморфизованных интрузивных интрузий, из которых трудно получить образцы только одного поколения для химического и изотопного исследования. Самые старые гнейссовые комплексы состоят из 90% пород интрузивного происхождения, которые в настоящее время сильно деформированы.
Редкие участки относительно небольшой деформации показывают, что они обычно образуются из более старых тонитовых и более молодых гранитных компонентов.
Тоналиты - малокалиевые интрузивные породы, образующиеся при плавлении гидратированной мафинированной коры после превращения в амфиболит граната или эклогит, вероятно, в древнем эквиваленте зон субдукции. Граниты образовались при переплавке преимущественно тоналитовой коры при наложении орогена.
В Итакском гнейсском комплексе Гренландии доминируют тоналиты разного возраста, проникнутые гранитами, тогда как в Нарриергнейсском комплексе Западной Австралии преобладают граниты, где сохранились лишь редкие. Вулканические и осадочные породы рассеяны сквозь гнейсы в виде анклавов и тектонических осколков.
В Итакском гнейсском комплексе обнаружены небольшие участки слабо деформированных пород. Эти породы предоставляют важную информацию о ранней стадии развития Земли, которую труднее получить в других местах, и поэтому они особо выделяются в этой статье.
Древность океанов из древнейших водянистых отложений и базальтов.
Сильно деформированные амфиболитовые фации вулканических и осадочных пород, доминирующие в надкоровном поясе Исуа, являются тектоническими фрагментами несвязанных последовательностей. Скалы с сохранившимися вулканическими и осадочными структурами образуют крохотную часть пояса. В этих породах Комийя и др. признали однозначные реликты подушечных структур амфиболитов. Поскольку при извержении базальтовых лав на морском дне образуются подушечные структуры, они доказывают подводное происхождение этих амфиболитов Исуа.
Все они более сильно деформированы и поэтому труднее поддаются интерпретации, чем некоторые из пород Исуа. Магнетитсодержащие разновидности кремнистых пород Акилии интерпретируются как осадочные по происхождению, так как имеют микроэлементы, сходные с Isua BIF и изотопную фракционировку железа, в отличие от магматических пород.
Другие населенные пункты с вулканическими или осадочными породами, безусловно, являются районом Саглека Лабрадора (Канада) и, возможно, северной окраиной провинции на берегу Гудзонского залива (Канада).
Формирование и эволюция континентальной коры с использованием тектонической модели плит.
Тектонические процессы в плите достаточны для объяснения формирования, деформации и метаморфизма в Итакском гнейсовом комплексе. В районе Исуанского надкоровного пояса интрузивные, вулканические и осадочные породы разного возраста смешивались вдоль раннемилонитовых сдвиговых зон.
Этот стиль геологической эволюции, вероятно, отражает функционирование той или иной формы тектоники плит, в которой сжатие на границах разрушающих плит вызывало перемежание несвязанных пород.
За этим последовала эпизодическая добыча гранита путем плавления тональной коры, а также высокосортный метаморфизм и сложная деформация.
Эти события интерпретируются как отражающие коллизионную и/или проскальзывающую орогеническую фазы.
