3,6 milliárd éves cirkonkristályok jelzik a lemeztektonika kezdetét

 

A nyugat-ausztrál Jack Hills területéről származik az a kőzet, amelyből a 3,6 milliárd éves cirkonkristályokat kiemelték. 

A Smithsonian Nemzeti Természettudományi Múzeum kutatója, Michael Ackerson vezette azt a kutatócsoportot, amely az igen ősi kontinentális kéreg maradványából képződött ausztrál kőzetréteget, annak mikroszkopikus cirkonkristályait elemezte. A cirkon rendkívül ellenálló, így a segítségével olyan korokba pillanthatunk vissza, amelyekből e kristályokon kívül nem sok minden maradt ránk. A legősibb cirkon, ami a Jack Hills területéről származik, 4,3 milliárd éves, vagyis bolygónk csecsemőkorából maradt fenn, amikor a Föld még csupán kb. 200 millió éves lehetett. Több, ugyanitt begyűjtött cirkonkristály segítségével egészen 3 milliárd évvel ezelőttig tartó adatsort kaptunk bolygónk geokémiai változásairól.

A kutatók 15 darab, nagyjából grépfrút méretű kőzetdarabból vonták ki a cirkonkristályokat, majd ezekből kb. 3500 darabot vizsgáltak meg alaposabban, felmérve a korukat és a pontos kémiai összetételüket is. Ezek közül kb. 200 darab felelt meg a kutatás kívánalmainak.
A cirkon korát a kristályokban lévő urán alapján lehet pontosan meghatározni, mivel ez a radioaktív elem meghatározott idő alatt bomlik le, így visszaszámolható az, hogy mióta létezett az adott kristály.

A kutatók által vizsgált cirkonkristályok; a kerek lyukakat a lézer hagyta, amelynek segítségével az összetételvizsgálat zajlott.

A Föld kialakulása után eleinte – a Naprendszer több más égitestjéhez hasonlóan – még olyan volt a kőzetburok, hogy abban nem nagyon voltak horizontális mozgások. (Angolban ezt a „stagnant lid” vagyis pangó fedél névvel illetik, amelyre nem találtam rendes magyar kifejezést.) Ezt a bolygónk esetében később felváltotta a ma ismert lemeztektonika, amely a kőzetlemezek alábukásán és oldalirányú elmozdulásán alapul.

A különféle égitestek tektonikai fejlődési útvonalai

Igazán izgalmas volt a cirkonkristályok alumíniumtartalma. Laborkísérletekből és mai magmás rendszerek vizsgálatából ismert, hogy a cirkon alumíniumban gazdaggá válása csak bizonyos körülmények közt történhet meg, így az alumíniumtartalom árulkodik a kristály keletkezési körülményeiről. Az elemzések pedig azt mutatták, hogy 3,6 milliárd éve kezdett el megemelkedni az alumínium mennyisége a cirkonkristályokban, a kutatók pedig úgy vélik, ez annak a jele lehet, hogy ekkor indult be a bolygónkon a lemeztektonika. A cirkonba bejuttatni a nagyobb mennyiségű alumíniumot több módon is lehet, ám egyáltalán nem könnyű. Két lehetséges módozat is van, amely az alumíniumtartalmat növeli (a módozatokat a cirkonban lévő egyéb elemek arányából lehet kikövetkeztetni), és egyúttal arról is árulkodik, hogy átalakult bolygónk tektonikai viselkedése.

A kutatók szerint valószínűleg vastagabbá vált a kéreg s elkezdett hűlni, ez pedig a tektonikus mozgásokról is árulkodik. A kutatók szerint az eredményüket erősítik egy kanadai kőzetben (Acasta gneisz) talált, hasonlóan ősi cirkonkristályok is – a két helyszínt sok ezer kilométer választja el egymástól, ám a kristályok hasonló vallomást tesznek az ősi múltról.

No de miért is oly fontos, hogy mikortól vándorolnak a kőzetlemezeink? Azért, mert nagyon úgy fest, hogy ez egyike volt azon fontos körülményeknek, amelyek a bolygónkat az élet számára megfelelővé tették, elég, ha csupán a légkörünk egyes gázainak fontosságára gondolunk.