Наука и технологии

Намагниченность древнейших на Земле зерен циркона оказалась вторичной

image

Tang et al. / PNAS, 2018

Магнитное поле, защищающее поверхность Земли от космического излучения, возникло у нашей планеты на самом раннем этапе ее эволюции. Но точно сказать, когда это произошло, очень трудно, так как от этого этапа геологической истории практически не осталось материальных свидетельств.

Ученые из Великобритании и США изучили древнейшие минеральные образования на Земле — зерна циркона возрастом более четырех миллиардов лет. Изначально в этих зернах была зафиксирована остаточная намагниченность. Однако более детальные исследования показали, что магнитная фаза в древнейших минералах вторичная, то есть возникла позже, чем сами кристаллы. Результаты исследования опубликованы в Proceedings of the National Academy of Sciences.

Цирконы из Джек Хиллс в Западной Австралии — самые древние из известных минеральных образований на Земле. Их возраст по радиометрическим данным составляет от 4 до 4,4 миллиарда лет, что относится к катархейской (гадейской) эре — древнейшей эре в геологической истории планеты, охватывающей период от начала образования Земли за счет концентрации космического материала (около 4,6 миллиарда лет назад) до времени образования древнейших из известных на Земле пород (около четырех миллиардов лет). Как следует из самого определения катархея, как таковых пород, относящихся к этому времени, на Земле не сохранилось. Начавшая формироваться в катархее первичная литосфера, позднее, в архейское время, когда вся поверхность Земли покрылась магматическим океаном, была полностью переработана и погрузилась в расплавленную верхнюю мантию. Единственными вещественными свидетельствами катархейской эпохи являются зерна цирконов, которые когда-то входили в состав магматических пород катархейской литосферы, а затем, после переработки последних, были переотложены в осадочных породах архейского возраста. В частности, катархейские цирконы из Джек Хиллс присутствуют в метаморфизованных конгломератах архейского возраста (2,65-3,05 миллиарда лет).

Для того, чтобы получить информацию об условиях, существовавших на планете на самом раннем этапе ее эволюции, ученые изучают микровключения в зернах катархейского циркона. Задачей исследования, которое провела группа английских и американских исследователей во главе с Фэнцзай Тан (Fengzai Tang) из Кембриджского университета, было выяснить, присутствуют ли внутри зерен из Джек Хиллс включения магнитных минералов, и можно ли по этим включениям сделать вывод относительно существования в катархейское время у Земли магнитного поля. Так как наличие магнитного поля, защищающего поверхность планеты от космического излучения, является важным фактором, обеспечивающим возможность возникновения жизни на Земле, очень важно понять, когда именно возник этот «магнитный щит». Фиксация признаков магнитного динамо в древних минеральных образованиях позволила бы также точнее определить время формирования земного ядра и атмосферы.

На сегодняшний день древнейшими (3,45 миллиарда лет) породами, в которых зафиксирована первичная намагниченность, являются породы зеленокаменного пояса Барбертон в Южной Африке и породы кратона Пилбара в Западной Австралии. Исследование, о котором идет речь, является первой попыткой обнаружить признаки намагниченности в более древних минеральных образованиях. 

С помощью метода просвечивающей электронной микроскопии высокого разрешения ученым удалось обнаружить в зернах циркона микровключения магнетита, однако все эти включения, как выяснилось, имеют вторичную природу, то есть образовались намного позже самих кристаллов циркона. Скорее всего, магнитная фаза формировалась в процессе распространении атомов железа внутри кристаллов циркона в результате диффузии, используя дефекты кристаллической решетки, возникающие в результате радиационных процессов, а также при низкотемпературной перекристаллизации нарушенных кристаллов в присутствии водных флюидов. Такого рода микротрещины и дислокации кристаллической решетки были обнаружены исследователями вблизи всех скоплений магнитной фазы внутри изученных кристаллов циркона.

Несмотря на то, что исследователям не удалось однозначно подтвердить или опровергнуть факт наличия магнитного поля Земли в доархейское время, работа имеет важное научное значение, указывая на вторичную природу магнитных свойств зерен катархейского циркона из Джек Хиллс. О наличии таких свойств писалось ранее, но природа магнетизма зерен циркона до последнего времени была неизвестна, теперь же ясно, что намагниченность зерен вторична.

Владислав Стрекопытов

Источник

Реклама

Добавить комментарий

Заполните поля или щелкните по значку, чтобы оставить свой комментарий:

Логотип WordPress.com

Для комментария используется ваша учётная запись WordPress.com. Выход /  Изменить )

Google+ photo

Для комментария используется ваша учётная запись Google+. Выход /  Изменить )

Фотография Twitter

Для комментария используется ваша учётная запись Twitter. Выход /  Изменить )

Фотография Facebook

Для комментария используется ваша учётная запись Facebook. Выход /  Изменить )

Connecting to %s