Một nghiên cứu của bang Pennsylvania tiết lộ rằng trong hàng tỷ năm, lớp vỏ Trái đất đã tiếp tục quá trình cải tạo chậm chạp, trái ngược với sự tăng trưởng chậm lại nhanh chóng khoảng 3 tỷ năm trước. Các nhà nghiên cứu cho biết phát hiện mới mâu thuẫn với các lý thuyết hiện có chỉ ra sự hình thành nhanh chóng của các mảng kiến ​​​​tạo sớm hơn trong lịch sử Trái đất.

Nghiên cứu vừa được công bố trên tạp chí Thư quan điểm địa hóa.

Theo tác giả chính Jesse Remink, trợ lý giáo sư về khoa học Trái đất, công trình này có thể giúp trả lời một câu hỏi cơ bản về hành tinh của chúng ta và có thể mang lại manh mối về sự hình thành của các hành tinh khác.

“Lý thuyết phổ biến chỉ ra một điểm uốn cách đây khoảng 3 tỷ năm, ngụ ý rằng chúng ta có một hành tinh lớp vỏ trì trệ không có hoạt động kiến ​​tạo trước khi đột ngột chuyển sang kiến ​​tạo mảng,” Remink nói. “Chúng tôi đã chứng minh rằng đây không phải là trường hợp.”

Để lập bản đồ thành phần lớp vỏ Trái đất – hay đường cong phát triển của lớp vỏ Trái đất – các nhà nghiên cứu đã sử dụng hơn 600.000 mẫu bao gồm cơ sở dữ liệu về các hồ sơ đá của Trái đất. Các nhà nghiên cứu trên khắp thế giới – bao gồm cả bang Pennsylvania – đã phân tích mọi mẫu đá trong hồ sơ để xác định hàm lượng địa hóa và tuổi. Các nhà nghiên cứu đã chọn các bản ghi đá thay vì các mẫu khoáng sản, điều này đưa ra giả thuyết về sự hình thành đột ngột, bởi vì họ cho biết các bản ghi đá nhạy cảm hơn và ít bị sai lệch theo thang thời gian đó.

Nghiên cứu của Jesse Remink, trợ lý giáo sư khoa học địa chất tại bang Pennsylvania, cho thấy lớp vỏ Trái đất đã tiếp tục quá trình cải cách chậm chạp trong hàng tỷ năm, thay vì làm chậm sự phát triển nhanh chóng của nó khoảng 3 tỷ năm trước. Công trình này mâu thuẫn với các lý thuyết hiện có chỉ ra sự hình thành nhanh chóng của các mảng kiến ​​​​tạo sớm hơn trong lịch sử Trái đất, Remink nói. Tín dụng: Lịch sự Jesse Remink

Biết rằng độ tin cậy của hồ sơ khoáng sản giảm dần theo thời gian, các nhà nghiên cứu đã tái tạo lại đường cong phát triển của lớp vỏ Trái đất bằng cách sử dụng hồ sơ đá. Để làm được điều này, họ đã phát triển một phương pháp độc đáo để xác định xem những tảng đá lửa có niên đại hàng triệu năm hoạt động như thế nào theo thời gian: họ đã thực nghiệm cho thấy cùng một tảng đá có thể thay đổi theo những cách khác nhau theo thời gian như thế nào. Đá có thể được sửa chữa theo nhiều cách, chẳng hạn như bị phong hóa trong trầm tích hoặc tan chảy trong lớp phủ, vì vậy các nhà nghiên cứu đã sử dụng dữ liệu thực nghiệm này để cung cấp thông tin cho các công cụ toán học mới có khả năng phân tích hồ sơ đá và tìm ra sự khác biệt trong những thay đổi của mẫu.

Remink cho biết: “Chúng tôi đã tính toán mức độ làm lại đã xảy ra bằng cách xem xét thành phần của đá lửa bằng một phương pháp mới phát hiện tỷ lệ trầm tích”.

Họ đã sử dụng những tính toán này để hiệu chỉnh việc làm lại được ghi lại trong hồ sơ đá. Tiếp theo, các nhà nghiên cứu tính toán đường cong phát triển của lớp vỏ Trái đất bằng cách sử dụng hiểu biết mới về cách hình thành đá. Họ so sánh đường cong mới được tính toán với tốc độ tăng trưởng thu được từ hồ sơ khoáng sản của các chuyên gia khác.

Công trình của Reimink và nhóm của ông cho thấy lớp vỏ Trái đất đi theo đường đi của lớp phủ – lớp mà lớp vỏ nằm trên đó – gợi ý mối quan hệ giữa hai lớp. Remink cho biết đây không phải là lần đầu tiên các nhà địa chất đề xuất sự phát triển dần dần của lớp vỏ Trái đất; Tuy nhiên, đây là lần đầu tiên một đĩa nhạc rock được sử dụng để hỗ trợ nó.

“Đường cong phát triển lớp vỏ của chúng tôi khớp với kỷ lục tăng trưởng lớp vỏ, do đó, có vẻ như hai tín hiệu này trùng nhau theo cách mà chúng không trùng nhau khi bản ghi khoáng sản được sử dụng để tạo ra đường cong phát triển lớp vỏ,” Remink nói.

Remink cảnh báo rằng nghiên cứu này cải thiện những gì các nhà nghiên cứu hiểu, nhưng nó không phải là giải pháp cuối cùng cho nghiên cứu sự phát triển của vỏ trái đất. Đơn giản là có quá ít điểm dữ liệu không thể nói lên thời gian và không gian rộng lớn của vỏ Trái đất. Tuy nhiên, việc phân tích sâu hơn về các điểm dữ liệu hiện có có thể giúp cung cấp thông tin cho các cuộc điều tra về các hành tinh khác, Reimink nói. sao KimVí dụ, nó không có mảng kiến ​​​​tạo và có thể là một ví dụ hiện đại về Trái đất sơ khai.

“Trái đất và sao Kim trở nên khác nhau khi nào?” Nhắc lại hỏi. “Và tại sao chúng lại trở nên khác biệt? Tốc độ phát triển này của lớp vỏ Trái đất đóng một vai trò lớn. Nó cho chúng ta biết bằng cách nào, cái gì và tại sao các hành tinh lại tiến hóa theo những con đường khác nhau.”

Tham khảo: “Một cái nhìn toàn diện về thạch quyển phát triển lục địa” của J.R. Reimink, J.H.F.L. Davies và J.-F. Moen và DJ Pearson, ngày 3 tháng 8 năm 2023, Thư quan điểm địa hóa.
doi: 10.7185/geochemlet.2324

Joshua Davies, từ Đại học Quebec ở Montréal; Jean-François Moyne, Đại học Lyon, Pháp; Tiến sĩ đã đóng góp cho nghiên cứu này. Graham Pearson, từ Đại học Alberta, Canada.

Nghiên cứu này được hỗ trợ một phần bởi Hội đồng nghiên cứu khoa học tự nhiên và kỹ thuật Canada.