Вопрос о возрасте земной коры давно волнует ученых из разных областей науки, в первую очередь геологов. Широко распространено мнение, что континентальная кора, обогащенная микроэлементами, и истощенная верхняя мантия являются взаимодействующими резервуарами и что из последней и произошла континентальная кора. Модельные возрасты для изотопов неодима (Nd) и гафния (Hf) отражают возраст новой континентальной коры и традиционно они рассчитываются для коры, произошедшей из истощенной мантии. Подразумевается, что изотопный состав истощенной мантии аналогичен составу новой континентальной коры, который извлекается из мантии. Тем не менее, изотопный состав пород островных дуг, и, следовательно, новой континентальной коры отличается от состава истощенной мантии. Британские ученые (Bruno Dhuime, Chris Hawkesworth и Peter Cawood) считают, что возраст земной коры нужно рассчитывать по образцам, полученным из пород новой континентальной коры, которая обычно изотопно богаче истощенной верхней мантии.
Расчет баланса масс показывает, что как минимум 80% земной коры образуется вдоль краев разрушающихся плит. Считается, что по соотношению изотопов состав гафния из островных дуг более представителен для новой коры, образовавшейся из мантии, чем из магм, излившихся вдоль активных окраин континентов, подверженных процессам коровой контаминации. Соотношения изотопов Hf (и Nd) из островных дуг в среднем ниже, чем современные значения для истощенной мантии, в первую очередь из-за наличия субдуцированных осадков.
Сравнение изотопных соотношений цирконов из магматических и осадочных пород показывает, что только очень небольшое количество точек на диаграмме возрастов находится рядом с точками состава истощенной мантии и, соответственно, имеет модельный возраст сходный с возрастом кристаллизации. Эти наблюдения показывают, что возраст образования земной коры должен рассчитываться не по составу истощенной мантии, а по изотопному составу материала, представляющего молодую континентальную кору в момент ее извлечения из мантии.
Наилучшей оценкой среднего возраста новой земной коры, по мнению авторов работы, является εHf = 13,2±1,1, средневзвешенное значение средних составов из 13 островных дуг со всего мира. Таким образом, согласно этим расчетам, эволюция молодой земной коры полностью соответствует моделям континентального роста, в которых континентальная кора постоянно образуется вдоль краев разрушающихся континентальных плит.
Слева: сравнительное представление эволюции истощенной мантии (DM) и новой коры (NC) по изотопам Hf. Справа: значения εHf для 13 островных дуг всего мира (534 образца со всего мира). (Источник: http://www.sciencemag.org/content/331/6014/154.full)
Модельный возраст, рассчитанный по составу молодой континентальной коры, примерно на 300 миллионов лет меньше, чем возраст, рассчитанный традиционным способом по составу истощенной мантии.
«Возрасты, рассчитанные таким способом значительно моложе, чем модельные возрасты, рассчитанные по изотопному составу истощенной мантии». — говорит доктор Bruno Dhuime. «Полученные новые возрасты больше согласуется с геологической летописью, что открывает новые перспективы в изучении коровой эволюции на основе радиоактивных изотопов».
Полностью со статьей на английском языке, опубликованной в журнале Science (14 January 2011: Vol. 331 no. 6014 pp. 154-155 DOI: 10.1126/science.1201245) можно познакомиться на сайте журнала по адресу: http://www.sciencemag.org/content/331/6014/154.full.
При подготовке статьи был использован также материал сайта ScienceDaily «New Way to Calculate Age of Earth's Crust»: http://www.sciencedaily.com/releases/2011/01/110113141609.htm.
Издательско-выставочный центр ВСЕГЕИ
