Kerak benua kuno dan luas yang dikenal sebagai kraton telah menstabilkan benua di bumi selama miliaran tahun melalui pergeseran massa daratan, pembentukan gunung, dan perkembangan lautan. Para ilmuwan di Penn State telah mengusulkan mekanisme baru yang dapat menjelaskan pembentukan kraton sekitar 3 miliar tahun yang lalu, sehingga mengungkap pertanyaan lama dalam sejarah geologi bumi.

Para ilmuwan menyebutkan dalam majalah tersebut alam Benua mungkin tidak muncul dari lautan sebagai daratan yang stabil, karena ciri khasnya adalah kerak bagian atas yang kaya akan granit. Sebaliknya, paparan batuan baru terhadap angin dan hujan sekitar 3 miliar tahun yang lalu memicu serangkaian proses geologis yang pada akhirnya menstabilkan kerak bumi – memungkinkan kerak bumi bertahan selama miliaran tahun tanpa hancur atau terbentuk ulang.

Para ilmuwan mengatakan temuan ini mungkin mewakili pemahaman baru tentang bagaimana planet mirip Bumi yang berpotensi layak huni berevolusi.

Implikasinya terhadap evolusi planet

“Untuk membuat planet seperti Bumi, Anda perlu membuat kerak benua, dan Anda perlu menstabilkan kerak tersebut,” kata Jesse Remink, asisten profesor ilmu bumi di Penn State dan penulis studi tersebut. “Para ilmuwan berpendapat bahwa hal ini adalah hal yang sama – benua menjadi stabil dan kemudian muncul di atas permukaan laut.

Para ilmuwan mengatakan kraton membentang lebih dari 150 kilometer, atau 93 mil, dari permukaan bumi hingga ke mantel atas, tempat mereka bertindak seperti lunas perahu, menjaga benua tetap mengambang di atau dekat permukaan laut sepanjang waktu geologis.

Pelapukan pada akhirnya dapat memusatkan unsur-unsur penghasil panas seperti uranium, thorium, dan kalium di kerak dangkal, sehingga kerak yang lebih dalam menjadi dingin dan mengeras. Mekanisme ini menciptakan lapisan batuan yang tebal dan padat yang mungkin melindungi dasar benua dari deformasi di kemudian hari, yang merupakan ciri khas kraton, kata para ilmuwan.

Proses geologi dan produksi panas

“Resep untuk membuat dan menstabilkan kerak benua melibatkan pemusatan unsur-unsur penghasil panas ini – yang dapat dianggap sebagai mesin panas mini – di dekat permukaan,” kata Andrew Smee, asisten profesor geosains di Penn State dan penulis buku tersebut. belajar. diam. “Anda harus melakukannya setiap saat Jagung Uranium, thorium, atau potasium membusuk, melepaskan panas yang dapat meningkatkan suhu kerak bumi. Veneer panas tidak stabil, mudah berubah bentuk, dan tidak dapat menempel di tempatnya.

Ketika angin, hujan, dan reaksi kimia memecah batuan di benua awal, sedimen dan mineral lempung hanyut ke sungai dan terbawa ke laut di mana mereka menciptakan endapan sedimen mirip serpih yang mengandung uranium, thorium, dan potasium dalam konsentrasi tinggi. . Kata para ilmuwan.

Batuan metamorf kuno yang disebut gneiss, ditemukan di pantai Arktik, mewakili akar benua yang kini tersingkap di permukaan. Para ilmuwan mengatakan batuan sedimen yang diselingi dengan batuan jenis ini akan menghasilkan mesin panas untuk menstabilkan benua. Kredit: Jesse Remink

Tabrakan antara lempeng tektonik mengubur batuan sedimen ini jauh di dalam kerak bumi tempat radiasi panas dari serpih melelehkan kerak bagian bawah. Material cair akan mengapung dan naik kembali ke kerak bagian atas, memerangkap unsur-unsur penghasil panas di dalam batuan seperti granit, dan memungkinkan kerak bagian bawah mendingin dan mengeras.

Kraton tersebut diperkirakan terbentuk antara 3 dan 2,5 miliar tahun yang lalu, saat unsur radioaktif seperti uranium membusuk dengan kecepatan dua kali lebih cepat, sehingga melepaskan panas dua kali lebih banyak dibandingkan saat ini.

Remink mengatakan penelitian ini menyoroti bahwa waktu ketika kraton terbentuk di awal Bumi Tengah secara unik disesuaikan dengan proses yang mungkin menyebabkan stabilitasnya.

“Kita bisa menganggap ini sebagai masalah evolusi planet,” kata Remink. “Munculnya benua pada usia yang relatif dini mungkin merupakan salah satu bahan utama yang diperlukan untuk menciptakan planet seperti Bumi. Karena hal ini akan menciptakan endapan radioaktif yang sangat panas dan menghasilkan wilayah kerak benua yang sangat stabil dan berada di dekat permukaan laut adalah lingkungan yang bagus untuk menyebarkan kehidupan.”

Para peneliti menganalisis konsentrasi uranium, thorium, dan potasium dari ratusan sampel batuan dari era Archean, ketika kraton terbentuk, untuk menilai produktivitas panas radiasi berdasarkan komposisi batuan sebenarnya. Mereka menggunakan nilai-nilai ini untuk membuat model termal pembentukan kraton.

“Sebelumnya, orang-orang mengamati dan mengamati dampak perubahan produksi panas radiasi dari waktu ke waktu,” kata Smay. “Tetapi penelitian kami menghubungkan produksi panas berbasis batuan dengan kemunculan benua, pembentukan sedimen, dan diferensiasi kerak benua.”

Kraton, yang biasanya ditemukan di pedalaman benua, berisi beberapa batuan tertua di Bumi, namun masih sulit untuk dipelajari. Di daerah tektonik yang aktif, pembentukan sabuk pegunungan dapat membawa batuan yang dulunya terkubur jauh di dalam bumi ke permukaan.

Namun asal muasal kraton masih jauh di bawah tanah dan tidak dapat diakses. Para ilmuwan mengatakan pekerjaan di masa depan akan mencakup pengambilan sampel bagian dalam kraton kuno, dan mungkin mengebor sampel inti untuk menguji modelnya.

“Batuan sedimen metamorf yang meleleh dan menghasilkan granit yang mengkonsentrasikan uranium dan thorium seperti perekam penerbangan kotak hitam yang mencatat tekanan dan suhu,” kata Smay. “Jika kita bisa membuka arsip ini, kita bisa menguji prediksi model kita mengenai jalur perjalanan kerak benua.”

Referensi: “Benua yang Distabilkan Pelapukan Subaerial” oleh Jesse R. Mengingatkan, dan Andrew J. Sami, 8 Mei 2024, alam.
doi: 10.1038/s41586-024-07307-1

Penn State dan US National Science Foundation menyediakan dana untuk pekerjaan ini.