У протерозої утворення гір на нашій планеті зупинилося на понад мільярд років, показали науковці в журналі «Science». Як наслідок ландшафти Землі ставали пласкішими, а максимальна висота гір, що сягала до того 3-5 тисяч метрів, зменшилась до двох тисяч. Причиною такої тектонічної паузи науковці вважають те, що величезні суперконтиненти загальували конвекцію мантії.
Зображення: guvendemir/ iStock.
Альпи, Гімалаї та Анди: гори виникають, коли в результаті тривалих рухів тектонічних плит стискається та підіймається земна кора. Висота гори відображає при цьому рівновагу між тектонічним підняттям, силою тяжіння та ерозією. Науковці припускають, що глибокі, товсті коріння гір могли сприяти утворенню першої континентальної кори.
Але коли почалося утворення гір? І як воно розвивалося з перебігом історії нашої планети? Це детальніше дослідили Мін Тан (Ming Tang) з Пекінського Університету та його колеги. Проблема, однак, в тому, що «Гори швидкоплинні. Тоту історія їхнього утворення стирається і переписується заново», – пояснили вчені.
Для вивчення тектонічної історії потрібні триваліші індикатори минулих подій. Науковці знайшли ці індикатори в кристалах цирконію з породи різного віку: «Цирконій не підлягає ерозії та вивітрюванню, тож це важливе свідчення магматичної історії», – пояснюють дослідники.
Хімічний склад та ізотопи цирконію можуть розповісти, коли порода опинилася на поверхні та якою завтовшки була континентальна кора в той час. Непрямо це свідчить про те, де були розташовані гори і наскільки були високими.
Аналізи виявили несподіване: в історії планети була фаза, коли в утворенні гір настала пауза. Ця тектонічна фаза почалася приблизно 2,5 мільярда років тому. До того часу кора континенту постійно грубшала, що вказує на активну тектоніку плит та утворення гір. Проте потім процес раптом зупинився: «Починаючи від палеопротерозою товщина земної кори постійно зменшується, – повідомили Тан та його команда. – Ще 1,3 – 1 мільярд років тому товщина кори на активних межах плит могла становити лише 40 кілометрів. Це практично настільки ж тонко, як на сильно ерозованих ділянках континентального шельфу». У цей період уже сформовані гори не продовжували рости – навпаки, помалу руйнувалися ерозією.
Зміна середня товщина активної континентальної земної кори мільярди років (Ga) тому
Через це ландшафт ставав пласкішим: «Якщо впродовж минулих періодів гори сягали 3-5 кілометрів, на той час вони становили максимум 2 кілометри», – пояснили вчені. Творення гір і їхній ріст відновилися тільки близько мільярда років тому.
Але в чому причина? Тан та його команда припускають: це пов’язано з утвореннями суперконтинентів. Адже згідно з поширеною теорією в протерозої усі наземні маси об'єднувалися в одну велику масу землі кілька разів поспіль: 2,1 мільярда років тому постав гіпотетичний суперконтинент Нуна, а 900 мільйонів років тому – Родинія.
«З’являється усе більше доказів того, що Нуна не цілком розпалась, а перетворилась в Родинію лиш в дещо змінненій формі», – пояснили науковці. Під час тектонічної паузи земна мантія майже постійно була вкрита «ковдрою» континентальної кори. Саме це могло привести у стан цілковитого спокою тектоніку плит: «Суперконтиненти ізолювали мантію, розташовану під ними, і цей ефект ковдри міг сильно змінити її термічну структуру», – написали Тан та його команда.
Коли земна кора під суперконтинентами нагрівалася, ділянки під океанічною корою охолоджувалися, тож рушійні потоки послабилися. Це не лише утримувало величезні маси суші в стані спокою, а й гальмувало утворення гір вздовж меж плит. Лише близько мільярда років, коли суперконтинент Родинія розпався, утворення гір відновилося.
Нуна (Колумбія): 1,8 — 1,5 млрд років тому
Родинія: 1100–750 млн. років тому
Nadja Podbregar
Gebirgsbildung: Eine Milliarde Jahre Pause
Science, 2021; doi: 10.1126/science.abf1876)
Quelle: Science, 12. Februar 2021
Зреферувала С.К.