Onze aarde is ongeveer 4,5 miljard jaar oud. Lang geleden, in de vroegste jaren, domineerden uitgestrekte oceanen. Er waren regelmatig vulkaanuitbarstingen en omdat er geen vrije zuurstof in de atmosfeer zat, was er ook geen ozonlaag. Het was een dynamische en evoluerende planeet.

Wetenschappers weten dit allemaal, maar er zijn natuurlijk nog steeds hiaten in onze kennis. Hoewel we bijvoorbeeld weten wat voor soort gesteenten er 3,5 miljard jaar geleden op verschillende delen van de planeet werden gevormd, begrijpen we nog steeds welke geologische processen deze formaties aandreven.

Gelukkig zijn de antwoorden op dergelijke vragen beschikbaar. Bewijs is bewaard gebleven in oude vulkanische en sedimentaire gesteenten die dateren uit het Archaïsche tijdperk, tussen 4 miljard en 2,5 miljard jaar geleden.

Deze rotsen worden gevonden in de oudste delen van wat nu de continenten zijn, cratons genoemd. Cratons zijn stukjes van oude continenten die miljarden jaren geleden zijn gevormd. Door ze te bestuderen, krijgen we inzicht in hoe processen binnen en op het aardoppervlak in het verleden werkten. Ze herbergen een verscheidenheid aan verschillende groepen rotsen, waaronder groensteen en graniet.

Een voorbeeld is de Singhbhum Craton, in de Daitari Greenstone Belt in de staat Odisha in het oosten van India. Dit oude deel van de aardkorst is gevonden in eerder onderzoek dat dateert van 3,5 miljard jaar geleden. De oudste rotsassemblages van het kraton zijn grotendeels vulkanische en sedimentaire gesteenten, ook wel groensteenopeenvolgingen genoemd. Greenstones zijn rotsassemblages die voornamelijk bestaan ​​uit onderzees vulkanisch gesteente met kleine sedimentaire gesteenten.

Mijn onderzoeksteam en ik hebben onlangs een onderzoek gepubliceerd waarin we de Singhbhum Craton vergeleken met kratons in Zuid-Afrika en Australië. We hebben deze locaties gekozen omdat ze dezelfde soorten gesteenten bevatten, in dezelfde staat (niet intens vervormd of gemetamorfoseerd), uit dezelfde periode – ongeveer 3,5 miljard jaar geleden. Het zijn de beste archieven om vroege aardoppervlakteprocessen te bestuderen.

Onze belangrijkste bevindingen waren dat vulkaanuitbarstingen in explosieve stijl ongeveer 3,5 miljard jaar geleden gebruikelijk waren in wat nu India, Zuid-Afrika en Australië zijn. Deze uitbarstingen vonden meestal onder de oceanen plaats, maar soms ook daarboven.

Het begrijpen van deze vroege processen op aarde is essentieel voor het samenbrengen van de evolutionaire geschiedenis van de planeet en de omstandigheden die mogelijk het leven in verschillende geologische tijdperken in stand hebben gehouden. Dit soort onderzoek herinnert ons ook aan de eeuwenoude geologische wonderen die ons omringen – en dat er nog veel meer te ontdekken valt om het verhaal van onze planeet te begrijpen.

Het onderzoek

We hebben enkele rotsen uit de Singhbhum Craton bemonsterd, zodat we ze in ons laboratorium konden bestuderen. Bestaande gegevens van dezelfde site, evenals sites in Zuid-Afrika en India, werden gebruikt voor vergelijkingsdoeleinden.

Onze gedetailleerde veldstudies werden aangevuld met radiometrische ouderdomsdatering met uranium-lood (U-Pb). Deze gebruikelijke en beproefde methode geeft informatie over wanneer een magma kristalliseerde; met andere woorden, het vertelt ons wanneer er een rots is gevormd. Op deze manier konden we belangrijke geologische tijdlijnen vaststellen om te illustreren welke processen aan de gang waren en wanneer.

We ontdekten ook dat de geologie van dit gebied grote overeenkomsten vertoont met de groensteengordels die zijn gedocumenteerd in de Zuid-Afrikaanse Barberton- en Nondweni-gebieden en de Pilbara Craton in West-Australië.

In het bijzonder hebben al deze gebieden tussen 3,5 en 3,3 miljard jaar geleden te maken gehad met wijdverbreide onderzeese mafische vulkaanuitbarstingen (dat wil zeggen met een hoog magnesiumoxidegehalte), die bewaard zijn gebleven als gekussende lava en komatiieten.

Dit verschilt van het kiezelzuurvulkanisme (verhoogde concentratie siliciumdioxide), waarvan uit onderzoek is gebleken dat het ongeveer 3,5 miljard jaar geleden wijd verspreid was.

Deze bevindingen verrijken ons begrip van oude vulkanische en sedimentaire processen en hun betekenis in de bredere context van de geologische en biologische evolutie van de aarde.

De beginjaren van onze planeet

Onze ontdekkingen zijn om verschillende redenen cruciaal. Ten eerste bieden ze een duidelijker beeld van de vroege tektonische activiteiten van de aarde tijdens de Archaïsche tijd, en dragen ze bij aan ons begrip van de beginjaren van de planeet.

Ten tweede bieden de unieke geologische kenmerken van de Singhbhum Craton, waaronder de groensteengordels, waardevolle informatie over het aardoppervlak en atmosferische processen. Dit is cruciaal voor het veronderstellen van vroege bewoonbare omstandigheden en de opkomst van leven op aarde.

Bovendien stelt het vergelijken van de Singhbhum Craton met soortgelijke kratons in Zuid-Afrika en Australië ons in staat een uitgebreider model te construeren met betrekking tot geologische processen die plaatsvonden tijdens het Archaïsche tijdperk. Dit kan helpen licht te werpen op oude geodynamische processen die in verschillende delen van de jonge aarde gangbaar waren.

Dit onderzoek benadrukt de noodzaak van verder onderzoek naar de geologische geschiedenis van oude kratons wereldwijd. Het begrijpen van deze vroege aardse processen is essentieel voor het samenbrengen van de evolutionaire geschiedenis van de planeet en de omstandigheden die mogelijk het leven in stand hebben gehouden.

Aangeboden door The Conversation

Dit artikel is opnieuw gepubliceerd vanuit The Conversation onder een Creative Commons-licentie. Lees het originele artikel.