Når Ble Jorden Virkelig Jord? Vi har lært om hvordan solsystemet ble dannet og de tidligste stadiene I Jordformasjonen i casestudien som utforsker nebulærteorien og dannelsen av solsystemet. Tidlig Jord vokste gjennom prosessen med kollisjon og akkresjon av tåkemateriale som varierte i størrelse fra romstøv til planetesimaler, kanskje noen så store som små planeter. Vi har datert Jorden på 4.567 milliarder år (Ga) basert på blyisotopdata fra meteoritter . Meteoritter er «ingrediensene» Som dannet Jorden og de andre terrestriske planetene. Denne» jordens fødsel » – datoen er tilordnet begynnelsen av akkresjon, ikke på et punkt Der Jorden i stor grad hadde oppnådd sin fulle, akkreterte masse .Jordens første eon av geologisk tid er passende kalt «Hadean» med referanse Til Hades, Underverdenens Gud i gresk mytologi. Hadean er ofte beskrevet som «Helvete på Jorden», den tiden da et ekstremt fiendtlig miljø eksisterte med magmahav som kokte på overflaten og skadelige gasser og damp som omsluttet den unge planeten. Kanskje det medfølgende bildet er en analogi. I dette ekstreme miljøet kan ikke noe liv, slik vi kjenner det, overleve.

Så når kan vi si, » Der har du Det – Jorden Er Nå Jorden!”? Kanskje hvis vi kunne finne den første steinen dannet på Jorden, kunne Vi tildele Jordens sanne alder som begynnelsen av en solid overflate. Den geologiske tidsperioden Til Hadean inneholder ingen Epoker eller Perioder fordi vi vet så lite om hva som skjedde som bare småbiter Av Jordmateriale forblir. Hadean som det vises på den geologiske tidsskalaen nedenfor indikerer at begynnelsen er omtrentlig. Den lille klokken ligger på divisjoner av tid på høyre side av skalaen over Hadean indikerer at datoene valgt er noe vilkårlig som geologer fortsette å undersøke rest mineral og stein bevis.

Differensiering Av Jordens Indre

Hvilke bevis har Vi På Jordformende hendelser som forekommer i Hadean? Planetariske geologer teoretiserer at Mot slutten av det accretionære stadiet i Jordformasjonen, 4, 5-4, 6 Ga, Ble Jorden pummeled av større, planetesimale romrester. Planetesimaler var andre» wanna-be » planeter som reiser i samme bane som den utviklende Jorden. De var massive i seg selv, men den utviklende Jorden var større og i stand til å motstå deres virkninger og forbli intakt. Energien til disse massive kollisjonene smeltet overflaten av den unge planeten, noe som resulterte i dannelsen av store «magmahav.»Energisk radioaktiv nedbrytning av ustabile elementer lagt til varmeproduksjonen fra innsiden av Tidlig Jorden. Denne doble whammy av indre og ytre varmeproduksjon kan ha smeltet hele planeten, eller forvandlet den til en tykk, slushy masse av svært konvektivt smeltet bergmateriale. , .Dette gjorde Det mulig For Jorden og andre utviklende planeter i vårt solsystem å gå gjennom en differensieringsprosess der de tyngste siderofile (jernassosierte) grunnstoffene migrerte mot den sentrale kjernen mens de lettere litofile (litosfærekonsentrerte) grunnstoffene steg mot overflaten. Differensiering skjedde svært raskt med hensyn til uendelighet av geologisk tid – over span av flere titalls millioner av år. Differensiering var ikke en engrosomsetning av hele det indre av planeten, men mer som en perkolering av siderofile elementer gjennom slushy magma ocean (se bildet nedenfor).Analyse av seismiske bølger produsert av jordskjelv har hjulpet oss å forstå tetthetsforskjellene og den relative sammensetningen av materialene som eksisterer i den moderne Jorden på forskjellige dybder. Disse seismiske bølgehastighetsanalysene over nesten de siste 100 årene har gjort det mulig for Oss å se et veldig klart bilde Av Jordens lagdelte interiør .

Jordens første skorpe

etter hvert som differensieringen fortsatte, ble det lys-elementberigede magmahavet ved overflaten utsatt for kulden i rommet og en tynn, tidlig skorpe begynte å danne seg. Meteorer, asteroider og kometer fortsatte sin nedslag med uforminsket styrke, punkterte den tidligste skorpen og lot magmaen, skjult like under, strømme igjen. Sammensetningen av denne tidligste skorpe var lik svært sjelden ultramafic rock komatiite, en vulkansk stein i stor grad består av mineralet olivin. Komatiites er svært sjeldne I Jordens rock posten, nesten helt begrenset til rock Of Archean alder. Komatiittene var i stor grad avledet fra den meget varme mantelen til den unge Jorden, og samlet på overflaten som lava. Som Jorden fortsatte å kjøle seg ned og mantelen størknet, generasjon av svært ultramafic magma som har gjort sin vei til overflaten har vært sjeldne.

En rask gjennomgang av magma sammensetning

Differensiering produsert vår jern-dominert indre og ytre kjerne og silikat-dominert rock materiale av mantelen og til slutt, skorpen. Silikater er mineraler som i stor grad består av elementene av silisium og oksygen bundet sammen med andre litofile elementer, inkludert aluminium, kalsium, kalium, natrium og magnesium. Ikke alt jern migrert til kjernen. I Den tidlige Hadean Ble Jorden kontinuerlig bombardert av romrester som inneholdt Alle Jordens naturlige elementer i varierende prosenter. Vi kan tenke på sammensetningen av magmahavet som silika (silisium og oksygen) dominert og relativt homogen. Den første skorpe, sammensatt av komatiitt, representerte denne sammensetningen. Dette konvecting havet av silikat mush brakt diapirs (stigende teardrop formet blobs) av dyp magma havet materiale mot overflaten hvor det samlet og avkjølt i tykke komatiite masser. Disse tunge, tette komatiittmassene droppet tilbake i magmahavet for resirkulering. Denne omsmelting prosessen ytterligere differensiert tidlig skorpe. Eddys av konveksjon magma nær overflaten delvis smeltet komatiite. Denne «delvis smelte» var mer silika beriket fordi mineralene i komatiite med mest silika ville være først til å smelte (se diskusjon Om Bowens reaksjon serie for å forstå denne prosessen). Dette refereres til som en «utviklet magma», ikke primær, men omsmeltet og mer silika beriket. Silica beriket magmas er lavere i tetthet og mer spenstig og kan tenkes som stiger til overflaten som iskrem i en rootbeer flyte. Denne utviklingen av magma fører til varierende komposisjoner vi kjenner i dag i klassifiseringen av vulkansk bergart. Legg merke til hvor komatiite vises på diagrammet nedenfor. Som magma evolusjon fortsetter, blir sammensetningen mer silika beriket, og skaper magma som blir stadig mer «felsisk» i sammensetning.

fikk jeg det?

The Hadean

Start Quiz

Question

Your answer:

Correct answer:

Jordens Eldste Bergarter

det som fulgte dannelsen av tynn, forstyrret komatiittskorpen er høyt omdiskutert og et område med glødende geologisk forskning. Innsikt i utviklingen av den tidligste skorpe var ukjent før oppdagelsen Av Hadean age zircons Fra Jack Hills området i sørvest Australia (se kart). Zirkon er et lite, slitesterkt mineral med kjemisk formel ZrSiO4. Det er et vanlig mineral i felsisk stein med sammensetningen som ligner på kontinentalskorpen, som granitt. Det er ikke et vanlig mineral av stein av havskorpen, som basalt og forekommer ikke i den tidligste steinen av skorpen, komatiite.

i midten av 1980-tallet felt geologer samplet en metamorphosed sedimentær stein (metaconglomerat) fra jack hills. Metakonglomeratet er datert Som Arkean, omtrent 3,6 Ga. De detritale sedimentære partiklene som finnes i metakonglomeratet er selvfølgelig eldre enn deres avsetning som grus. Miljøet for avsetning av det opprinnelige konglomeratet antas å være en alluvialvifte, hvor sediment avledet fra forvitring og erosjon av fjell ble flyttet av vann og deponert i en tilstøtende dal. Små zirkonkrystaller ble ekstrahert fra metakonglomeratet for analyse. Zircons var opprinnelig en del av fjellet som komponerte disse tidligere fjellene. Rester av disse fjellene har ikke blitt oppdaget og har mest sannsynlig blitt slettet fra Jordens overflate ved erosjon.

Zirkon Er et lite, men mektig mineral. Det er En Av Jordens små tidtakere. Zirkon danner vanligvis under krystallisering av magma hvor radioaktivt uran kan erstatte zirkonium i mineralgitteret. Etter krystallisering begynner den radiometriske klokken å tikke. De ustabile radioaktive uran atomer bryte ned gjennom en prosess som kalles » forfall.»Atomene mister subatomære partikler og avgir energi. Partikkel tap inkluderer en reduksjon i antall protoner som til slutt endrer uran til bly. Graden av dette forfallet er velkjent og tillater forskere å datere zirkonen veldig nøyaktig. Radiometrisk datering analyse Av Jack Hills detrital zirkon korn utbytte datoer så gammel som 4.404 Ga! Dette Er det eldste Jordmaterialet som er oppdaget til dags dato, dannet bare ~150 Ma etter jordens begynnelse. Det er utrolig!!! Dette forteller oss at i de 150 millioner årene ble Hele Jorden i stor grad dannet, dens indre differensiert, den avkjølt nok til å ha en solid skorpe av komatiitt, og omsmelting produsert utviklet magma hvor zirkonen krystalliserte i solid stein som ligner sammensetningen av vår kontinentale skorpe i dag. JØSS!!! (Metoden for dating zirkon er omtalt mer fullstendig i kapitlet Om Geologisk Tid). denne oppdagelsen har betydelig avansert vår forståelse av Hadean-miljøet og utviklingen av skorpen under Hadean. Oppdagelsen av zirkon betyr at i løpet Av De første flere hundre millioner år Av Jordens eksistens, skorpe av varierende sammensetning eksisterte, hvorav noen var mer felsisk i sammensetning, veldig mye som den kontinentale skorpe som eksisterer i dag. Dette gir betydelig innsikt i prosessene som fungerer i Hadean, da denne typen stein kontinuerlig blir dannet og reformert gjennom platetektoniske prosesser i dag.Analyse av oksygenisotoperdata fra zirkonen har avslørt enda mer utrolige bevis på miljøet som eksisterte under Veldig Tidlig Hadean. Oksygen har flere isotoper, 16O er mest rikelig med 8 protoner og 8 nøytroner som finnes i kjernen. 17O OG 18O finnes også i mye mindre overflod. 18O er konsentrert i et vandig miljø, som hav, da lettere 17O og 16O fortrinnsvis vil fordampe. Analyse av de relative mengdene av forskjellige isotoper av oksygen 16O OG 18o (forhold betegnet med små greske delta δ18O) I Jack Hills zirkon er skjevt mot «tung» 18o, i motsetning til den mer vanlige «lys» 16O. denne tunge oksygen signaturen i stein er en indikasjon på at den dannes av kjølige, våte, sedimentære prosesser på Jordens overflate. Og dermed, magma som til slutt ga opphav til zirkoner er teoretisert å ha blitt dannet fra det som en gang hadde vært sedimenter avsatt på gulvet i en gammel hav . Så ikke bare var Den svært unge Jorden i stand til å lage felsisk-komposisjonskorpen, det var også kult nok til å ha flytende vann i havene. Dette er overraskende kjente konklusjoner om en» helvete » ung planet.

Siden oppdagelsen Av Hadean age zirkon I Jack Hills området I Australia, har andre detrital zirkoner også blitt oppdaget I Archean age rock i andre deler av verden. Se kartet til høyre.

fikk jeg det?

Jack Hills Zircon

Start Quiz

Question

Your answer:

Correct answer:

Acasta Gneis-Komplekset

Mens Jack Hills detrital zircons forteller oss at bergarter var definitivt rundt på 4.404 Ga, faktiske bergarter som gamle er ennå ikke funnet. Faktisk eksisterer det noen kontroverser i det vitenskapelige samfunn om de eldste bergarter som er oppdaget til dags dato. Acasta Gneis-Komplekset ligger I Slavekratonen I Nordvest-Canada (se Kart over Arkean-Kratoner ovenfor), og bevarer den eldste ubestridte isotopiske daterte steinen som er funnet noe sted på Jorden. Dette komplekset inneholder en rekke svært deformerte og metamorphosed tonalite-trondhjemite-granodiorite (TTG) rock. Denne typen stein er diskutert mer detaljert i Casestudien På Greenstone Belter, Primordial Tektonikk. TTGs ligner granitt med noen kjemiske og mineralogiske forskjeller. De er typiske vulkanske bergarter produsert som påtrengende kropper langs tektonisk aktive kontinentalmarginer i dag.

Acasta Gneis har blitt datert ved Hjelp av u / Pb isotopiske dateringsteknikker på zirkon dannet under krystallisering av disse bergartene i deres opprinnelige vulkanske miljø. Tilstedeværelsen av zirkon i en stiv bergart indikerer at magmaen har «utviklet seg» – den ble dannet gjennom omsmelting av en eksisterende stein. De isotopiske datoene gir en oversikt over flere forskjellige påtrengende magmatiske hendelser som varierer i alder mellom 2.94 Ga og 4.02 Ga. Den eldste episoden av vulkansk aktivitet registrert i gneis-komplekset skjedde mellom 3.92 Og 4.02 Ga som strekker seg vilkårlig Hadean / Eoarchean divisjon på geologisk tidsskala (ovenfor).

Tolkning Av Acasta Gneis zirkon aldre gir bekreftelse på at kontinental skorpe eksisterte I Hadean. Omfattende geokjemiske analyser av mange forskjellige isotoppar og sammenligninger av grunnstoff/isotopkonsentrasjon har ført til tolkningen at Den eldste steinen I Acasta Gneis-Komplekset ble avledet fra delvis smelting av mafisk Hadeisk skorpe som var 4,3 milliarder år gammel .

Nuvvuagittuq Greenstone Belte

Datering av steinen Fra NUVVUAGITTUQ Greenstone Belt (NGB) har vært kontroversielt, men kan, hvis akseptert, faktisk gi et glimt av Jordens tidligste skorpe. (Les mer Om Greenstone Belter her). NGB ligger i Det nordlige Quebec, på Den østlige kysten Av Hudsonbukta (se Arkean Kraton kartet ovenfor). Metamorphosed mafisk og ultramafisk vulkansk stein dominerer NGB. Det faktum at disse er vulkanske bergarter som brøt ut i et gammelt hav, er dokumentert av tilstedeværelsen av lavaputer. Lava som bryter ut under vann danner iøynefallende pute former som en skorpe stivner umiddelbart rundt oser lava som det søler ut under vann. en annen bergart som inngår i NGB er banded iron formation. BIFs (som de er kjærlig kjent) er sedimentære bergarter som også indikerer et havmiljø som disse sedimentære jernmineralene danner og legger seg ut av vannsøylen. (Les mer om Dannelsen av BIFs her). Intrusive mafiske og ultramafiske diker forekommer også i NGB.

NGB er avgrenset av en felsisk påtrengende stein kjent som tonalitt(se kart nedenfor). BÅDE NGB og tonalitt er kuttet over av en lignende type felsisk stein kalt en pegmatitt. Tonalitt og pegmatitt inneholder zirkon som er nødvendig For U / Pb radiometrisk datering som har gitt en nøyaktig dato på 3,77 Ga. PÅ grunn AV det tverrgående forholdet mellom den påtrengende steinen og NGB, gir DETTE BARE en minimumsalder for NGB på 3,77 Ga . Videre undersøkelse er nødvendig for å forstå maksimal alder.NGBS grønnsteinsbergarter er rester av gammel havskorpe med mafisk til ultramafisk sammensetning (se komposisjonskart over). Rocks av ultramafisk sammensetning inneholder ikke zirkon og mafiske bergarter gjør sjelden. Zirkon er et mineral som vanligvis finnes i stiv bergart mer felsisk i sammensetning, som granitt. Uran-bly (U/Pb) isotop dating er «gullstandarden» for nøyaktighet, spesielt i svært gammel stein. Mangel på zirkon I NGB vil stille spørsmål til enhver annen metode som brukes til å gi datoer.

I 2008 utfordret Jonathan O ‘ Neil, en ung Doktorgradsstudent Fra McGill University I Quebec, Canada, antatt dato FOR NGB ved å undersøke et merkelig utseende amfibolittplaster i NGB(bildet). En amfibolitt er en metamorfosert mafisk stein derfor er zirkon ikke tilstede. O ‘ Neil brukte en dateringsteknikk og isotopforhold sammenligninger av de sjeldne, men allestedsnærværende elementene i samarium (sm) og neodym (Nd). Ved hjelp Av denne teknikken bestemte O ‘ Neil DEN faktiske ALDEREN AV NGB til å være 4,28 Ga . Videre analyse av flere prøver siden da har presset datoen enda lenger tilbake til 4.31 Ga . HVIS SANT, NGB rock ville representere den eldste bevarte Hadean alder rock funnet på planeten.

Ikke alle geologer som undersøker disse bergartene er enige Med o ‘Neil’ s funn. Deres tolkning av isotopdata og sammenligninger antyder at de isotopiske signaturene bare representerer AT NGB ble avledet fra eksisterende stein Av Hades alder, og AT NGB alder av dannelse Er Eoarkisk (3.7 Ga). Denne kontroversen er sikker på å fortsette til zirkon er funnet i NGB. Er du fascinert av søket etter Jordens eldste bergarter? Vurdere å forfølge masterstudier i geologi. MYE AV NGB-omfanget har ennå ikke blitt samplet.

Jordens eldste fossiler?

Nuvvuagittuq Greenstone Belte fortsetter å gi. I 2017 presenterte et team av forskere sine funn på hva de mener å være spor av liv funnet i NGBS banded iron formation . Deres mikroskopiske undersøkelse av BIF viste små rør laget av jernmineral hematitt. Disse rørene samsvarer med formen og størrelsen på de som er laget av bakterier i moderne hydrotermiske ventilasjonsmiljøer. Bakteriene bruker jernet til stoffskiftet. Forskerne oppdaget også mineralet grafitt i BIF som består helt av karbon. Grafitt sannsynlig dannet av metamorfose av organisk materiale som den inneholder reduserte nivåer av tung karbon isotop, karbon-13 (13c). Livsformer er fortrinnsrett ved valg av den lettere isotopen av karbon, karbon-12 (12c).hvis denne oppdagelsen er sann, vil dette være det eldste beviset på fossilt liv som hittil er oppdaget. NGB banded iron formation eksisterer innenfor NGB og kan tolkes som å ha blitt avsatt på den gamle havbunnen representert ved greenstone. DENNE NGB har utvilsomt blitt datert ved tverrgående stivne inntrengninger på 3.77 Ga. Dette ville pre-date noen fossile bevis tidligere oppdaget av flere hundre millioner år (se I Begynnelsen). Hvis O ‘ Neil alder for NGB holder opp, kan fossilene kanskje være like gamle som 4.31 Ga.

fikk jeg det?

Acasta Gneiss and Nuvvuagittuq Greenstone Belt

Start Quiz

Question

Your answer:

Correct answer:

Sammendrag

de eldste mineralene fra Jordskorpen som hittil er oppdaget, er zirkonene funnet i Arkean metamorfoserte sedimentære bergarter fra Jack Hills i sørvestlige Australia. Analyse av zirkon konsekvent gir datoer over 4.0 Ga med den eldste er 4.4 Ga. Steinen der zirkon opprinnelig dannet ville ha vært noen av de aller eldste kontinentalskorpen å eksistere; dessverre, de opprinnelige bergarter som leveres disse zirkoner er mest sannsynlig langt borte. Den eldste intakt stein funnet på Jorden hittil er Fra Acasta Gneis Kompleks av nordvest Canada. U / Pb datoer for zirkon fra gneis nå inn I Hadean Eon på 4.02 Ga. Rock Fra Nuvvuagittuq Greenstone Belte i nord-Quebec, Canada inneholder ikke zirkon som det er mafisk til ultramafic i sammensetning og representerer gamle hav skorpe. Alternative isotopiske dateringsteknikker gir en mye eldre rekkevidde tilbake til Tidlig Hadean av 4.31 Ga. Kontrovers innen det vitenskapelige samfunn eksisterer om denne datoen og undersøkelsen fortsetter.

Geologer fortsetter å søke Arkeanske kratoner for slivers Av Hadean skorpe. Flere oppdagelser er sikret som vil fortsette å fremme vår forståelse og kunnskap om miljøet i den tidligste Tiden Av Jorden.

Referanser og Videre Lesing

Dziewonski, A. M.& Anderson, D. L. Foreløpig referanse Jordmodell. Phys. Jorden Planet. Inter. 25, 297–356 (1981).