kdy se země skutečně stala zemí? Dozvěděli jsme se o tom, jak sluneční soustava vznikla a nejranějších fázích v Zemi formace v případě studie zkoumá nebular teorie a vzniku sluneční soustavy. Raná země rostla procesem kolize a narůstání mlhovinového materiálu, který se pohyboval ve velikosti od vesmírného prachu po planetesimály, možná některé tak velké jako malé planety. Datovali jsme zemi na 4,567 miliardy let (Ga) na základě údajů o izotopech olova z meteoritů . Meteority jsou „přísady“, které tvořily zemi a další pozemské planety. Toto datum „narození země“ je přiřazeno k nástupu narůstání, ne v okamžiku, kdy země do značné míry dosáhla svého plného, narůstající hmota,.

první eon země geologického času je vhodně pojmenován „Hadean“ s odkazem na Hades, boha podsvětí v řecké mytologii. Nejdelší časová jednotka, používá se často popsal jako „Peklo na Zemi“ v době, kdy extrémně nepřátelském prostředí existovaly s magmatickým oceánům varu na povrchu a škodlivé plyny a páry obklopující mladé planety. Možná je doprovodný obrázek analogií. V tomto extrémním prostředí by žádný život, jak ho známe, nemohl přežít.

takže kdy můžeme říci: „tady to máte – země je nyní Země!”? Možná, kdybychom našli první horninu vytvořenou na Zemi, mohli bychom přiřadit skutečný věk země jako vznik pevného povrchu.

geologické časové rozpětí Hadaiku, neobsahuje žádné Epoch nebo Období, protože víme tak málo o tom, co se stalo, jak jen maličkost bitů Zemského materiálu zůstat. Hadean, jak se objevuje na geologické časové stupnici níže, naznačuje, že jeho začátek je přibližný. Malé hodiny umístěné v rozdělení času, na pravé straně stupnice nad Hadaiku, naznačují, že data vybrána, jsou poněkud arbitrární jako geologové nadále zkoumat zbytek minerální a rock důkazy.

Diferenciaci Zemského nitra

Jaké důkazy máme o Zemi formování událostí, které nastaly v Hadaiku? Planetární geologové se domnívají, že ke konci akreční fáze formování země, 4.5-4.6 Ga, byla země rozdrcena většími vesmírnými troskami planetesimální velikosti. Planetesimály byly další „planetky“, které putovaly na stejné oběžné dráze jako rozvíjející se země. Byly samy o sobě masivní, ale rozvíjející se země byla větší a schopná odolat jejich nárazům a zůstat neporušená. Energie těchto masivních kolizí roztavila povrch mladé planety, což vedlo k vytvoření obrovských „magmatických oceánů“.“Energetický radioaktivní rozpad nestabilních prvků přidaný k produkci tepla zevnitř rané země. Tento dvojí pohroma interiéru a exteriéru tepla může mít rozpuštěné celou planetu, nebo to změnil na husté, rozbředlý hmotnost vysoce konvektivní roztavené horniny. , .

To umožnilo Zemi, a jiných rozvojových planetách v naší sluneční soustavě, projít procesem diferenciace, kde nejtěžší, siderophile (železo souborům) prvky se stěhoval směrem k centrální jádro, zatímco lehčí lithophile (litosféra koncentrovaný) prvky rose směrem k povrchu. Diferenciace se stala velmi rychle, pokud jde o nesmírnost geologického času – v rozpětí několika desítek milionů let. Diferenciace nebyla velkoobchodním obratem celého vnitřku planety, ale spíše jako perkolace siderofilních prvků skrz rozbředlý magmatický oceán(viz obrázek níže).

Analýza seismické vlny vyvolané zemětřesením nám pomohl pochopit rozdíly hustoty a relativní složení materiálů, které existují v moderní Země v různých hloubkách. Tyto analýzy rychlosti seismických vln za téměř posledních 100 let nám umožnily vidět velmi jasný obraz vrstveného interiéru země.

první Zemské kůry

Jako diferenciace pokračoval, světlo-element-obohacené magma oceánu na povrchu byla vystavena na chlad prostoru a tenké, brzy kůra začala tvořit. Meteory, asteroidy a komety pokračovaly ve svém dopadu beze změny, propíchnutí nejstarší kůry a umožnění magmatu, skryté těsně pod, znovu proudit. Složení této nejstarší kůra byla podobná velmi vzácné ultramafic hornin komatiite, sopečná hornina převážně složená z minerálu olivín. Komatiity jsou v zemském skalním záznamu velmi vzácné, téměř úplně omezeno na skálu Archeanského věku. Komatiity byly z velké části odvozeny z velmi horkého pláště mladé země, a sdružil se na povrchu jako láva. Jak se Země i nadále v pohodě a plášť zpevnil, generace vysoce ultramafic magma, které proniklo na povrch, byl vzácný.

rychlý přehled magmatu složení

Diferenciace vyrábí naše železo-dominuje vnitřní a vnější jádro a silikátové dominují horniny pláště a nakonec kůra. Křemičitany jsou minerály, které jsou převážně z prvků křemíku a kyslíku vázaného spolu s dalšími lithophile prvky včetně hliníku, vápníku, draslíku, sodíku a hořčíku. Ne všechno železo migrovalo do jádra. Na počátku Hadeanu byla země neustále bombardována vesmírnými troskami, které obsahovaly všechny přírodní prvky země v různých procentech. Složení magmatického oceánu můžeme považovat za oxid křemičitý (křemík a kyslík) ovládaný a relativně homogenní. První kůra, složená z komatiitu, představovala tuto kompozici. Tento konvekčními oceánu silikátové kaši přinesl diapirs (rostoucí kapkovitého tvaru kuličky) hluboké magma ocean materiálu směrem k povrchu, kde se to spojí a ochladí se v husté komatiite masy. Tyto těžké, husté komatiitové hmoty kapaly zpět do magmatického oceánu k recyklaci. Tento proces přetavování dále diferencoval časnou kůru. Eddys konvekčního magmatu poblíž povrchu částečně roztavil komatiit. To „částečné roztavení“ byl více křemene, obohacen, protože minerály v komatiite s nejvíce oxidu křemičitého by být první taveniny (viz diskuse na Bowen to reakci série pochopit tento proces). Toto je označováno jako „vyvinuté magma“, “ ne primární, ale přetavené a více obohacené oxidem křemičitým. Křemík obohacený magmas jsou nižší v hustotě a více prosperující, a může být představil si, jak stoupá k povrchu, jako je zmrzlina v rootbeer float. Tento vývoj magmatu vede k různým složením, které dnes rozpoznáváme v klasifikaci vyvřelé horniny. Všimněte si, kde se komatiite objeví na níže uvedeném diagramu. Jak probíhá vývoj magmatu, kompozice se stává více obohaceným oxidem křemičitým a vytváří magma, které se ve složení stává stále více „felsickým“.

Dostal jsem to?

The Hadean

Start Quiz

Question

Your answer:

Correct answer:

Země je Nejstarší Horniny

to, Co následovalo vytvoření tenké, rozrušený, komatiite kůra je velmi diskutován a oblast vroucí geologický výzkum. Pohled na vývoj nejranější kůry byl neznámý až do objevu zirkonů Hadeanského věku z oblasti Jack Hills v jihozápadní Austrálii(viz mapa). Zirkon je malý, odolný minerál s chemickým vzorcem ZrSiO4. Je to běžný minerál ve felsické hornině se složením podobným složení kontinentální kůry, jako je žula. Není to běžný minerál skály oceánské kůry, jako čedič a nevyskytuje se v nejranější hornině kůry, komatiite.

V polovině-1980 oboru geologové vzorky metamorfované sedimentární horniny (metaconglomerate) z Jack Hills. Metakonglomerát je datován jako Archean, přibližně 3.6 Ga. Detritální sedimentární částice nalezené v metakonglomerátu jsou, samozřejmě, starší než jejich ukládání jako štěrk. Sedimentační prostředí původní konglomerátu je myšlenka být aluviální ventilátor, kde sediment pocházející ze zvětrávání a eroze hor byly přesunuty do vody a uloženy v přilehlé údolí. Malé krystaly zirkonu byly extrahovány z metakonglomerátu pro analýzu. Zirkony byly původně součástí skály, která složila tyto dřívější hory. Zbytky těchto hor nebyly objeveny a s největší pravděpodobností byly erozí vymazány ze zemského povrchu.

Zirkon je malý, ale mocný minerál. Je to jeden z malých časoměřičů země. Zirkon se obvykle tvoří během krystalizace magmatu, kde radioaktivní Uran může nahradit zirkonium v minerální mřížce. Po krystalizaci začnou tikat radiometrické hodiny. Nestabilní atomy radioaktivního uranu se rozpadají procesem známým jako „rozpad“.“Atomy ztrácejí subatomární částice a emitují energii. Ztráta částic zahrnuje snížení počtu protonů, které nakonec změní uran na olovo. Rychlost tohoto rozpadu je dobře známa a umožňuje vědcům velmi přesně datovat zirkon. Radiometrická datovací analýza detritických zirkonových zrn Jack Hills se datuje až do 4.404 ga! Jedná se o nejstarší dosud objevený materiál země, který vznikl pouze ~150 Ma po vzniku Země. To je úžasné!!! To nám říká, že v těch 150 milionů let, celá Země byla do značné míry vytvořena, její vnitřní diferencovaný, to se ochladí dost na to, mít pevnou kůru z komatiite, a, přetavování vyrábí se vyvinul magmatu, kde zirkon vykrystalizovala v pevné skále podobné složení kontinentální kůry dnes. Páni!!! (Metoda datování zirkonu je podrobněji popsána v kapitole o geologickém čase).

Tento objev výrazně pokročila naše chápání Hadaiku prostředí a vývoj kůry v Hadaiku. Objev zirkon znamená, že během prvních několika set milionů let existence Země, kůry různého složení existoval, z nichž některé byly více felsic ve složení, velmi podobně jako kontinentální kůru, která existuje dnes. To poskytuje významný vhled do procesů, v práci, v Hadaiku, jak tento typ rock je průběžně tvořen a reformované prostřednictvím deska tektonické procesy dnes.

analýza izotopů kyslíku data ze zirkonu odhalila ještě neuvěřitelnější důkazy o prostředí, které existovalo během velmi raného Hadeanu. Kyslík má několik izotopů, 16O je nejhojnější s 8 protony a 8 neutrony existujícími v jádře. 17O a 18O také existují v mnohem menší hojnosti. 18O se koncentruje ve vodném prostředí, jako jsou oceány, protože zapalovač 17O a 16O se přednostně odpaří. Analýza relativních množství různých izotopů kyslíku 16O a 18O (poměr označeny malými písmeny řecké delta δ18O) v Jack Hills zirkony jsou vychýlena směrem k „heavy“ 18O, na rozdíl od běžnější „světlo“ 16O. Tento těžký kyslíku podpis v rock je známkou toho, že je tvořen chladné, mokré, sedimentární procesy na zemském povrchu. To znamená, že magma, které nakonec vedly k zirkonů je se domníval, že byly vytvořeny z toho, co kdysi bylo sedimenty uložené na patře starobylé oceánu . Takže nejen, že byla velmi mladá země schopna vytvořit kůru felsického složení, ale také byla dostatečně chladná, aby měla tekutou vodu v oceánech. To jsou překvapivě známé závěry o „pekelné“ mladé planetě.

Od objevu Hadaiku věku zirkon v Jack Hills v Austrálii, další detritických zirkonů byly také objeveny v Archean věku rock v jiných částech světa. Podívejte se na mapu vpravo.

Dostal jsem to?

Jack Hills Zircon

Start Quiz

Question

Your answer:

Correct answer:

Acasta Ruly Komplex

Zatímco Jack Hills detritických zirkonů nám říkají, že kameny byly určitě kolem 4.404 Ga, skutečné staré skály, které dosud nebyly nalezeny. Ve vědecké komunitě ve skutečnosti existuje nějaká diskuse o nejstarších horninách objevených dosud. Na Acasta Ruly Komplex se nachází v Slave Craton Severozápadní Kanada (zobrazit mapu Archean Cratons výše) se zachovala nejstarší nepochybná isotopically ze dne rock tak nenajdete nikde jinde na světě. Tento komplex zahrnuje řadu vysoce deformovaných a metamorfovaných hornin tonalit-trondhjemit-granodiorit (TTG). Tento typ horniny je podrobněji popsán v případové studii o pásech Greenstone, pravěké tektonice. TTGs jsou podobné žuly s některými chemickými a mineralogickými rozdíly. Jsou to typické vyvřelé horniny produkované jako rušivá tělesa podél tektonicky aktivních kontinentálních okrajů dnes.

Acasta Ruly bylo datováno pomocí U/Pb izotopové datovací techniky na zirkon vznikají během krystalizace z těchto kamenů v jejich původní vyvřelé prostředí. Přítomnost zirkonu v vyvřelé hornině naznačuje, že magma se „vyvinula“ -vznikla přetavením již existující horniny. Izotopová data přinášejí záznam několika různých rušivých magmatických událostí ve věku mezi 2.94 Ga a 4.02 Ga. Nejstarší epizodu magmatická aktivita zaznamenána v rula komplexu došlo mezi 3.92 a 4.02 Ga, která leží na libovolný Hadaiku/Eoarchean rozdělení na geologické časové škále (viz výše).

Výklad Acasta Ruly zirkon věkových kategorií poskytuje ověření, že kontinentální kůra existoval v Hadaiku. Rozsáhlé geochemické analýzy mnoha různých izotopových párů a prvek/koncentrace izotopu srovnání vedlo k výkladu, že nejstarší kámen z Acasta Ruly Komplexu byl odvozen z částečného tavení mafic Hadaiku kůru, která byla 4,3 miliardy let .

Nuvvuagittuq Greenstone Pás

datování horniny z Nuvvuagittuq Greenstone Belt (NGB) bylo kontroverzní, ale pokud je přijato, může skutečně poskytnout pohled na nejstarší zemskou kůru. (Více o pásech Greenstone čtěte zde). NGB se nachází v severním Quebecu, na východním pobřeží Hudsonova zálivu (viz mapa Archean Craton výše). Metamorfovaná mafická a ultramafická sopečná hornina dominuje NGB. Skutečnost, že se jedná o sopečné horniny vybuchlé ve starověkém oceánu, je dokumentována přítomností lávových polštářů. Láva, která vypukne pod vodou tvoří nápadné polštář tvary jako kůra tuhne okamžitě po vytékání lávy, jak to valí pod vodou.

dalším typem horniny zahrnutým do NGB je pásový Železný útvar. BIFs (jak jsou laskavě známé) jsou sedimentární horniny, které také naznačují oceánské prostředí, protože tyto sedimentární železné minerály se tvoří a usazují z vodního sloupce. (Více o tvorbě BIFs čtěte zde). Intruzivní mafické a ultramafické hráze se také vyskytují v NGB.

NGB je ohraničen felsic dotěrné skály známé jako tonalitová (viz mapa níže). Jak NGB, tak tonalit jsou proříznuty podobným typem felsické horniny zvané pegmatit. Tonalitová a pegmatitová intruzivní těla obsahují zirkon potřebný pro radiometrické datování U/Pb, které poskytlo přesné datum 3.77 Ga. Vzhledem k průřezovému vztahu rušivé horniny k NGB to poskytuje pouze minimální věk pro NGB 3.77 Ga . Další vyšetřování je nezbytné k pochopení maximálního věku.

greenstone skály NGB jsou zbytky starověkého oceánu kůra s mafic na ultramafic složení (viz složení graf výše). Horniny ultramafického složení neobsahují zirkon a mafické horniny zřídka. Zirkon je minerál, který se obvykle nachází v magmatické hornině, která má více felsického složení, jako žula. Uran-olovo (U/Pb) izotopové datování je“ zlatým standardem “ pro přesnost, zejména ve velmi staré hornině. Nedostatek zirkonu v NGB zpochybní jakoukoli jinou metodu použitou k poskytnutí dat.

V roce 2008, Jonathan O ‚ neil, mladá doktorandka z McGill University v Quebecu, Kanada, napadal předpokládané datum pro NGB tím, že vyšetřuje zvláštní pohled amphibolite patch v NGB (obrázek). Amfibolit je proto metamorfovaná mafická hornina, zirkon není přítomen. O ‚ Neil použil datovací techniku a srovnání izotopového poměru vzácných, ale všudypřítomných prvků Samaria (Sm) a neodymu (Nd). Pomocí této techniky určil O ‚ Neil skutečný věk NGB na 4,28 Ga . Další analýza dalších vzorků od té doby posunula datum zpět ještě dále na 4.31 Ga . Pokud je to pravda, NGB rock představuje nejstarší dochovanou Hadaiku věku skále našel na planetě.

ne všichni geologové zkoumající tyto horniny souhlasí s o ‚ Neilovými nálezy. Jejich interpretace izotopových dat a srovnání navrhnout, že izotopových podpisů představují pouze to, že NGB byl odvozen z pre-existující skála Hadaiku věku a že NGB věk vzniku je Eoarchean (3.7 Ga). Tato diskuse bude určitě pokračovat, dokud se v NGB nenajde zirkon. Zaujalo Vás hledání nejstarších hornin na Zemi? Zvažte pokračování postgraduálního studia geologie. Velká část rozsahu NGB ještě nebyla odebrána.

nejstarší fosilie země?

Nuvvuagittuq Greenstone pás nadále dává. V roce 2017 tým vědců představil svá zjištění o tom, co považují za stopy života nalezené ve formaci NGB s pásem železa . Jejich mikroskopické zkoumání BIF odhalilo malé zkumavky vyrobené z minerálního hematitu železa. Tyto zkumavky odpovídají tvaru a velikosti těch, které jsou vyrobeny bakteriemi v moderních hydrotermálních větracích prostředích. Bakterie používají železo pro svůj metabolismus. Vědci také objevili minerální grafit v BIF, který je složen výhradně z uhlíku. Grafit pravděpodobně tvořen metamorfózou organického materiálu, protože obsahuje snížené hladiny izotopu těžkého uhlíku, uhlík-13 (13C). Formy života jsou preferenční při výběru lehčího izotopu uhlíku, uhlík-12 (12C).

Pokud tento objev platí, bude to nejstarší důkaz fosilního života, který byl dosud objeven. NGB pruhovaná Železná formace existuje v NGB a lze ji interpretovat tak, že byla uložena na starověkém mořském dně představovaném greenstone. Tato NGB byla nepochybně datována průřezovými magmatickými vniknutími na 3.77 Ga. To by předcházelo jakýmkoli fosilním důkazům, které byly dříve objeveny o několik set milionů let (viz Na začátku). Pokud O ‚ Neilův věk pro NGB vydrží, pak fosílie mohou být staré jako 4.31 Ga.

dostal jsem to?

Acasta Gneiss and Nuvvuagittuq Greenstone Belt

Start Quiz

Question

Your answer:

Correct answer:

Shrnutí

nejstarší nerosty ze Zemské kůry zatím objevili jsou zirkonů nalézt v Archean metamorfované sedimentární horniny z Jack Hills v jihozápadní Austrálii. Analýza zirkonu důsledně poskytuje data přes 4.0 Ga s nejstarší bytí 4.4 Ga. Skála, v níž zirkon původně tvořil by byly úplně nejstarší kontinentální kůra existovat; bohužel, původní kameny, které dodává tyto zirkonů jsou s největší pravděpodobností dávno pryč. Nejstarší neporušená skála nalezená na Zemi dosud pochází z komplexu Acasta Gneiss na severozápadě Kanady. U / Pb data zirkonu z ruly sahají do Hadean Eon na 4.02 Ga. Rock z Nuvvuagittuq Greenstone Pásu v severní Quebec, Kanada neobsahuje zirkon, jak to je mafic na ultramafic ve složení a představuje starobylé oceánu kůry. Alternativní izotopové chodit s někým techniky přinášejí mnohem starší dosah zpět do raného Hadeanu 4.31 Ga. Diskuse ve vědecké komunitě existuje ohledně tohoto data a vyšetřování pokračuje.

geologové pokračují v hledání Archeanských kráterů pro úlomky Hadovské kůry. Další objevy jsou zajištěny, které budou i nadále rozvíjet naše porozumění a znalosti o prostředí nejranější doby země.

Odkazy a Další Čtení

Dziewonski, A. M. & Anderson, D. L. Předběžný referenční model Země. Phys. planeta. Inter. 25, 297–356 (1981).