Archean subduction - Archean subduction

Archean subduction är ett kontroversiellt ämne som involverar eventuell existens och karaktär av subduction i Archean , en geologisk eon som sträcker sig från 4,0-2,5 miljarder år sedan. Fram tills nyligen fanns det lite bevis som entydigt stödde den ena sidan över den andra, och i det förflutna trodde många forskare antingen på grund subduktion eller dess fullständiga icke-existens. Det senaste decenniet har emellertid bevittnat den potentiella början på en förändring i den geologiska förståelsen, eftersom nya bevis alltmer indikerar en episodisk, icke-grunt subduktion.

Vikten av archean subduction

Subduktion är den densitetsdrivna processen genom vilken en tektonisk platta rör sig under en annan och sjunker in i manteln vid en konvergent gräns . Gravitationsdragning från täta plattor ger ungefär 90% av drivkraften för plattaktonik , och följaktligen är subduktion avgörande för att ändra jordens layout, vägleda dess termiska utveckling och bygga dess sammansatta struktur. I synnerhet är subduktionszoner de främsta platserna för dagens kontinentala skorpsbildning , en annan process av modern jord som har ett mystiskt förflutna. Dessutom är subduktion den huvudsakliga mekanismen genom vilken ytmaterial tränger in i den djupa jorden och är också till stor del ansvarig för bildandet av malmer . Med tanke på vikten av subduktion i många geologiska processer är det tydligt att det är viktigt att studera dess förflutna och nuvarande natur för att utveckla vår förståelse för jorden som ett dynamiskt system.

Målet mot archean subduction

De som föredrar icke-existerande subduktion i den arkeiska pekar på den väletablerade modellen att den arkeiska jorden var betydligt varmare än den är idag, vilket skulle ha påverkat litosfärisk densitet på ett sådant sätt att det kanske förhindrar subduktion. De högre temperaturerna på den arkeiska jorden kan hänföras till frigörandet av enorma mängder energi från anslutningen av solsystemets material och efterföljande differentiering till kärnan och manteln . Denna energi, tillsammans med en större koncentration av värmeproducerande element , ledde till att jorden blev 200 K varmare i det arkeiska än det är idag. Förutsatt att havsbotten sprids genererade oceanisk litosfär i den arkeiska ledde högre temperaturer till att smältningen av mantelmaterial ökade vid oceaniska spridningscentra. Detta producerade i sin tur tjockare oceanisk skorpa och tjockare regioner av underliggande uttömd litosfärisk mantel. Som sådan minskades litosfärens täthet på grund av både differentiering av skorpan från manteln och den efterföljande relativa utarmningen av den kvarvarande manteln i Fe och Al . Dessa förväntade egenskaper har lett till förslag på att oceanisk litosfär var så lätt att den underkastades mycket grunt eller inte alls. Forskare som föredrar denna hypotes hävdar att felsiskt material som bildas från en vattenhaltig partiell smältning av förtjockad havskorpa i rotzonerna på oceaniska platåer och inte från subduktionszoner som allmänt trott.

Fallet för archean subduction

De som föredrar archean subduction hävdar att nylig modellering har klargjort följande grundläggande funktioner hos archean, som de hävdar kan användas för att beskriva varför subduktion inträffade:

1) Manteltemperaturerna var verkligen 200 K varmare än de är i dag.

2) Havskorpan var ungefär 21 km tjock jämfört med 7 km tjock idag.

3) Djupet till vilket manteln delvis smälts var 114 km, jämfört med 54 km idag.

4) Värmeflödet till basen på de tektoniska plattorna var 1,3-2,0 gånger högre än det är idag.

Matematiska resonemang baserat på dessa begränsningar ledde till slutsatsen att kylning var tillräcklig för att ge en drivkraft för subduktion. I själva verket tros det att den låga böjstyvheten för arkeanska plattor kanske underlättade subduktionsinitieringen än den är idag. Å ena sidan, den lägre densiteten av havs plattor reducerat slab pull , men denna effekt var sannolikt viktad delaminering av låg densitet skorpa liksom passagen av tjock skorpa genom eklogit övergången. Förutom modellering har geologiska bevis upptäckts som ytterligare stöder förekomsten av archean subduction. Många Arkeiska vulkaniska bergarter visar anrikning av stor-jon lithophile element (Lile) över hög-fält-styrkeelement (HFSE), som är en klassisk subduktion signatur som vanligen observeras i vulkaniska båge bergarter . Dessutom förekommer komatiites (en ultramafisk lava som är sällsynt på jorden idag) i en stor mängd archaeanterraner. Dessa komatiiter bildas via subduktion och ett mycket högt värmeflöde som finns i det arkeiska. Dessutom är närvaron av strukturella tryckrem och parade metamorfiska bälten också kännetecken för subduktionsdynamiken och efterföljande miljöförändringar.

Trots att förekomsten av arkeisk subduktion innebär att kontinental skorpa troligen bildas via subduktion till en viss grad kräver det inte att subduktion var det enda sättet att bilda kontinental skorpa. Således kan den fortsatta debatten om kontinentalkorps ursprung inte helt lösas endast med subduktionsargument.

Slutsats och framtida riktningar

Även om ämnet för archean subduction länge har varit kontroversiellt, har framväxten av innovativ modellering och geologiska bevis börjat svänga en del av det vetenskapliga samhället mot att gynna förekomsten av icke-grunt, episodisk subduktion. När vi går framåt bör reologin för material från tidiga jordar betonas i framtida forskning eftersom det inte är väl förstått, och därför är subduktionsdynamiken dåligt begränsad. Dessutom kräver det brist på arkeanska data en ännu bättre förståelse för kopplingen mellan jordens inre och dess ytprocesser om vi planerar att få ytterligare inblick i archean subduction.

referenser