Къде са родени континентите

Възможно е континентите да са родени под големи планински вериги като Андите.

Нови изследвания, съчетаващи мистериозен липсващ микроелемент, 66-годишна скала, разкъсана от древен вулкан и база данни за цялата скална химия, анализирани от учените през миналия век, обяснява защо Земята има континенти. Изследване, публикувано на 16 януари в списание Nature Communications, показва, че там където се раждат планините, там са се родили и континентите.

“Това е като пъзел”, казва лидерът на изследването Минг Танг, научен сътрудник по геология в университета Райс в Хюстън. – В този континентален пъзел има липсваща част и изглежда, че сме намерили отговора.“

Липсващият елемент

Липсващият елемент е рядък за Земята метал, наречен ниобий. В средния слой на Земята, наречен мантия, както и в океанската кора (частта от външния слой на планетата, покрита с морета), ниобият и другият рядък елемент, тантал, обикновено се срещат съвместно. „Континенталната кора е странна, каза Танг за Live Science. Кората, съставляваща континентите, е относително бедна на ниобий.“

Случаят с липсващия ниобий в континенталната кора е измъчвал геолозите в продължение на десетилетия. Тан го е търсил в базата данни за геохимия на скалите, поддържана от Института Макс Планк в Германия. Търсел е в зони на субдукция, където кората се смила във вид на мантия и магма. Тази магма, когато се охлади, има потенциала да създаде континенти. Танг установява, че ниобият не е липсвал в много от тези зони на субдукция. Но странното било, че липсва особено в планинските райони като Андите.

„Андите са масивен регион за изграждане на планини, задвижван от близката тектоника на зоната на субдукция. Тъй като океанската кора край бреговете на Южна Америка се свива под континенталната кора, неспокойните Анди се издигат и магма изригва от някои от най-високите вулкани на Земята“, казва Тан.

„Региони като Андите – които са на върха на една субдукционна зона – са известни като континентални дъги и са специални, защото кората е около два пъти по-голяма от обикновената континентална кора, обяснява Танг. За съжаление, химията на скалите на дъното на тази кора е загадка. На около 50 мили (80 км) под повърхността, тези скали са недостъпни.“

Откриването на ксенолита

За щастие, планините на Сиера Невада, в западните щати, са били активен район за планинско строителство, подобно на Андите днес. Танг, заедно с петролога от университета Райс Син-Ти Лий и техните колеги, анализират проба от скала, която се е образувала преди около 66 милиона години и била избутана на повърхността при вулканично изригване преди около 25 милиона години. Тази скала, наречена ксенолит, първоначално формирана дълбоко в основата на Сиера Невада, когато е била активна континентална дъга – изследователите са открили скалата в Аризона.

Скалата “може да осигури много добър, отличен аналог на дълбоката кора под Андите”, казва Танг.

Анализът показа, че континенталната дъга ксенолит има допълнителен ниобий. Тан и колегите му откриват липсващия рядък елемент на континента: Загубеният ниобий е бил забит на дъното на континенталните дъги.

Ниобият се затваря толкова дълбоко, заради уникалните условия под тези супер дебели участъци на земната кора. „Под континенталните дъги, поради гъстата кора, мантията е под високо налягане“, каза Танг. Под високо налягане, титанов минерал, наречен рутил, кристализира от магмата. Рутил може да улавя големи количества ниобий, но не много тантал. Също така е много плътен, така че попада дълбоко в земната кора, докато други скали се разпространяват към повърхността.

„Тъй като в континенталната кора липсва ниобий, той трябва да се е образувал при тези континентално-дъгови условия“, каза Танг. А това означава, че места като Андите вероятно са държали семето на всички континенти на Земята днес.

“Всяка част от континента, на който се намираме сега, вероятно е започнала с тези процеси на изграждане на планини”, каза Танг.

Превод от аглийски – Нина Жишева