Isua Grünsteingürtel - Isua Greenstone Belt

Isua-Grünsteingürtel
Nuuk Location.jpg
Die allgemeine Lage des Isua-Grünsteingürtels (Nuuk-Region)
Höchster Punkt
Elevation 5 m (16 Fuß)
Maße
Länge 35 km
Bereich 3.000 km 2 (1.200 Quadratmeilen)
Geographie
Land Grönland
Geologie
Orogenese 357 Millionen Jahre bis zur Entstehung
Alter des Rocks Archäisch
Gesteinsart Tonalit , mafisches Gestein , metasedimentäres Gestein , gebänderte Eisenformationen , Granit und Granodiorit

Der Isua-Grünsteingürtel ist ein archaischer Grünsteingürtel im Südwesten Grönlands . Der Gürtel ist zwischen 3,7 und 3,8 Milliarden Jahre alt. Der Gürtel enthält unterschiedlich metamorphisierte mafische Vulkan- und Sedimentgesteine . Das Auftreten boninitischer geochemischer Signaturen, die durch eine extreme Verarmung an nicht flüssigkeitsbeweglichen Spurenelementen gekennzeichnet sind, liefert Beweise dafür, dass plattentektonische Prozesse, bei denen lithische Kruste geschmolzen wird, für die Entstehung des Gürtels verantwortlich sein könnten. Eine andere Theorie besagt, dass sich der Gürtel durch einen Prozess gebildet hat, der als vertikale Plattentektonik bekannt ist.

Im Jahr 2016 wurden bei der Schneeschmelze mutmaßliche 3,7 Milliarden Jahre alte Stromatolith- Fossilien entdeckt, die mit mehreren hundert Millionen Jahren die ältesten auf der Erde bisher entdeckten wären. Wenn dies bestätigt wird, würde die Entdeckung komplexer Stromatolithstrukturen bei Isua so früh in der Erdgeschichte darauf hindeuten, dass sich das erste Leben auf der Erde vor über 4 Milliarden Jahren entwickelt hat. Derzeit wird diskutiert, ob die Exemplare tatsächlich biogen sind, was von einem anderen Forscherteam, das die Stätte besuchte, bestritten wurde.

Überblick

Der Isua-Grünsteingürtel, auch als suprakrustaler Isua-Gürtel bekannt, da er aus suprakrustalem Gestein besteht, das auf Grundgesteinsschichten abgelagert ist, befindet sich im südwestlichen Teil Grönlands , im Isukasia- Terran , in der Nähe der Hauptstadtregion Nuuk . Der Grünsteingürtel besteht aus metamorphosierten mafischen Vulkan- und Sedimentgesteinen, denen normalerweise Mylonite oder Verwerfungsgrenzen gegenüberstehen . Durch die Verwendung von Uran-Blei-Datierungen auf Zirkon und Titanit wurde die tektonische Geschichte auf etwa 3.700 bis 3.600 Millionen Jahre datiert. Der Isua-Grünstein wurde von Geowissenschaftlern aufgrund von Beweisen für die frühe Erdplattentektonik untersucht, da er eine der ältesten und am besten erhaltenen alten Plattentektoniksequenzen beherbergt. Darüber hinaus ist das Gebiet groß und exponiert, und es gibt Gebiete, die relativ geringe Verformungen und Veränderungen der ursprünglichen Gesteinssequenzen erfahren haben. Der Isua-Grünstein wird durch die Ivinnguit-Verwerfung in einen nördlichen und einen südlichen Abschnitt geteilt, wie auf der Karte unten rechts dargestellt. Der nördliche Bereich des Isua-Grünsteingürtels besteht hauptsächlich aus Amphibolitgestein , vulkanischem Gestein , Peridotit des oberen Mantels und geschichteten Gabbros ; eine Suite, die Krustenverkürzung suggeriert .

Wissenschaftler haben verschiedene Methoden verwendet, um festzustellen, wie sich der Isua-Grünsteingürtel gebildet hat. Einige schließen , dass es sich auf einer alten Ozeanozeanischen konvergenten Zone gebildet, wo subduction -caused partielles Schmelzen und Metasomatose des Mantels sowie das Eindringen von Quarzdiorite schmolz teilweise die darüber liegende Suprakrustale Gesteine und die erste erstellt kontinentalen Erdkruste . Die geologische Entwicklung des Isua-Grünsteingürtels bleibt jedoch umstritten, da Wissenschaftler versuchen, zu einem Konsens über seine Entstehung zu gelangen: sei es aufgrund einer solchen Subduktionszone oder aufgrund eines anderen früheren Prozesses wie der vertikalen Plattentektonik . Letztendlich wurde keine spezifische Schlussfolgerung darüber gezogen, wie sich der Isua-Grünsteingürtel gebildet hat, aber einige Teile des Puzzles wurden vorgeschlagen.

Wissenschaftliche Methoden

Um den Ursprung des Isua-Grünsteingürtels zu verstehen, haben Wissenschaftler verschiedene Methoden verwendet. Dazu gehören die Verwendung von U-Pb- Zirkon- Datierungen, die den Zerfall von Uran zu Blei in Zirkonen unter Verwendung einer empfindlichen hochauflösenden Ionenmikrosonde (SHRIMP) messen , die Analyse der Elementarchemie und -zusammensetzung, die Wiedergabe dreidimensionaler Merkmale auf Papier mit den stereografischen Projektionen , die Geologen " Stereonets" und die Bewertung lithologischer Assoziationen. Neben den direkt aus den Gesteinen gewonnenen Informationen haben die Wissenschaftler auch Beobachtungen der Platzierung der Gesteine ​​und ihrer Aufteilung in Einheiten verwendet: Dies ist eine kinematischere Annäherung an das Gebiet. Darüber hinaus wurden zonierte Granate aus verschiedenen Bereichen des Isua-Grünsteingürtels in der Granat- Biotit- Geothermometrie verwendet , die verwendet wurde, um den Zeitpunkt der Metamorphose zu bestimmen . Wissenschaftler haben versucht, ihre Ergebnisse mit modernen Proxys von Subduktionszonen und anderen tektonischen Ereignissen in Verbindung zu bringen.

Lithologien

Karte der lithologischen Einheiten, aus denen der Isua-Grünsteingürtel besteht. Kombiniertes Bild von Nutman et al., 2007 und T. Naerra et al., 2012.

Bemühungen, erste Lithologien und tektonische Formationen des Isua-Grünsteingürtels darzustellen, waren aufgrund der immensen Episoden regionaler Metamorphose, die das Gebiet erlebt hat, schwierig , weshalb sich die meisten Bemühungen auf den nördlichen Komplex konzentrierten, der Isukasia Terrane genannt wird , wo die Felsen einen niedrigeren metamorphen Grad erfahren haben. Es gibt mehrere Lithologien, aus denen der Isua-Grünsteingürtel besteht, und die wichtigsten Gesteinsarten wurden lokalisiert und kartiert. Dazu gehören die Amitsoq TTG-Komplex (TTG) Orthogneissen , Pillowlaven und Kissen Brekzien , Bändererz, Granodiorite und Metasedimente. Darüber hinaus enthält der Bereich andere, weniger häufig, Lithologien wie Meta- chert und mafischen Vulkangestein. Obwohl es immer noch einige Diskussionen über die Kinematik der Entstehung der einzelnen Gesteinstypen gibt, zeigt die Karte rechts einen Teil des Suprakrustalgürtels von Isua; diese Gesteinsarten sind Hinweise auf die Entstehung des Grünsteingürtels und wurden umfassend kartiert. Die Karte zeigt das gesamte Grünsteingürtelgebiet mit Gesteinsarten und -orten im südwestlichen Teil Grönlands . Unter der Karte befindet sich eine allgemeine Zeitleiste, die zeigt, wann jedes Gestein in den Grünsteingürtel eingedrungen ist.

1) Tonalitische Amitsoq- Orthogneise :

  • Diese Gesteine ​​wurden höchstwahrscheinlich durch das Schmelzen der Unterplatte ozeanischer Kruste gebildet.
  • Die Protolithen dieser Gesteine ​​waren höchstwahrscheinlich Basalt-, Komatiit- und Hornstein- Ansammlungen oder Tonalite .
  • Das Hauptdeformationsereignis, das den Gneis aus Tonalit schuf, ereignete sich vor Dioriteinschlüssen zu einem Zeitpunkt zwischen 3,698 und 3,659 Milliarden Jahren.
  • Die Chemie des Tonalit-Trondhjemit-Granodiorit (TTG) zeigt deutliche Hinweise darauf, dass er aus einer Mischung aus alten Krusten- und jüngeren Mantelquellen stammt, wobei das Produkt einer hydratisierten Basaltplatte subduziert und dann mit Komponenten des Mantels vermischt wird. Nachdem diese geschmolzen waren, drangen sie in die darüber liegende Basaltkruste ein.
Dies ist ein Cartoon-Bild der Gesteinsarten, die während der Entwicklung des Isua-Grünsteingürtels gebildet wurden HINWEIS: Die y-Achse hat keinen Wert und die Platzierung der verschiedenen Lithologien entlang der vertikalen Achse hat in diesem Bild keine Bedeutung. .

2) Kissenlaven und Kissenbrekzien:

  • Das Vorhandensein dieser Gesteine ​​weist darauf hin, dass zum Zeitpunkt der Bildung flüssiges Wasser verfügbar war.
  • Die Kissenlaven sind die größte stratigraphische Einheit in diesem Gebiet (mit ungefähr 6 km 2 (2,3 Quadratmeilen) und bilden den zentralen Teil des Isua-Grünsteingürtels. Sie wurden getestet, um zu sehen, wie Ba/La ( Barium und Lanthan ) und Ba/Nb (Barium und Niob ) Isotope zeigten einen Trend, wenn sie gegeneinander aufgetragen wurden.Die Proben zeigten sehr ähnliche Ergebnisse wie die von modernen Basalten.Dies deutete darauf hin, dass es höchstwahrscheinlich eine Sedimentdecke auf der subduzierten ozeanischen Kruste im Archaikum gab.
  • In einigen Gebieten, vor allem im nördlichen Bereich, wurden die Kissenbasalte vollständig in einen garbenschieferartigen Amphibolit umgewandelt. Es gibt jedoch einige Diskussionen darüber, ob es aus einer Intrusion oder einem vulkanischen Sedimenthaufen entstanden ist.
  • Die im Isua-Grünsteingürtel gefundenen Kissenbrekzien sind zum Teil wegen der besonderen Quarzeinschlüsse interessant, die in ihnen gefunden werden. es werden Quarzkristalle gefunden, die ungespannt sind, vor der Metamorphose gebildet wurden und Flüssigkeitseinschlüsse enthalten . Die Flüssigkeitseinschlüsse stammten aus zwei Hauptquellen: reinem Methan und einer wässrigen Flüssigkeit mit hohem Salzgehalt . Dies ist ein weiterer Beweis , dass die Unterstützung Kissen Brekzien stammte aus einer Meeresboden hydrothermalen System, vor etwa 3750000000 Jahre.

3) Gebänderte Eisenformationen :

  • Zwischenschichtiges Eisen und Hornstein, sogenannte Banded Iron Formations (BIFs), sind die am häufigsten vorkommenden Sedimentgesteine ​​im Isua-Grünsteingürtel.
  • Die BIFs in diesem Gebiet bieten eine Beziehung zwischen den Gesteinen und der hydrothermalen Alteration des Meeresbodens .
  • Die gefundenen gebänderten Eisenformationen enthalten Seltenerdelemente und positive Europium- und/oder negative Cer- Anomalien . Dieses Muster fällt mit der chemischen Ausfällung von Lösungen zusammen, die Meerwasser und Eisen (Fe) enthielten, ein Eintrag, der höchstwahrscheinlich von divergierenden ozeanischen Platten stammt.

4) Peridotiten :

  • Es wurde angenommen, dass speziell abgrundtiefe Peridotiten gefunden wurden.
  • Diese befinden sich normalerweise tief in der ozeanischen Kruste und werden durch Obduktion an die Erdoberfläche gebracht .
  • Eines der Hauptargumente von Wissenschaftlern für eine Subduktionsumgebung ist das Vorhandensein einer Ophiolith- Sequenz.

Tektonik

Der Isua-Grünsteingürtel bietet einige Komplikationen aufgrund der in diesem Gebiet aufgetretenen Tektonik. Subduktion und Plattentektonik insgesamt ist ein Mittel zur Erklärung der Wärmeübertragung innerhalb der Erde, die in der frühen Erde ein wichtiger Prozess war. Der Isua-Grünsteingürtel ist auch ein wichtiges Gebiet auf der Erde, da er insbesondere die einzigen Beweise auf der Erde enthält, die vor 3,2 Milliarden Jahren einen Rekord für Verformungen halten.

Einige Wissenschaftler haben beobachtet , geometrische Muster in der Gegend und haben es auf eine bestimmte Art von tektonischen Ereignis ein Schub genannt zurückzuführen nappe . Die Klippe ist der isolierte Block der Decke, der über autochthonem Material liegt. Diese geologische Formation ist ein Beweis für eine Verschiebung der Platten in Richtung Süden in dieser speziellen Region. Ein Stoß deutet darauf hin, dass dieses Gebiet im Archaikum eine Subduktion erfahren hat . Die Implikationen davon stammen aus Studien des Verformungsverhaltens, der Rheologie und der Festigkeit der archaischen Kruste, von denen angenommen wurde, dass sie der aktuellen Kruste sehr ähnlich sind.

Metamorphismus

Zeugnisse von zonierten Granaten können einen Einblick in die metamorphe Geschichte eines Gebiets geben. Ein Wissenschaftler fand heraus, dass es im Isua-Grünsteingürtel drei Hauptepisoden des Granatwachstums gab, was bedeutet, dass es drei metamorphe Hauptereignisse gab. Insbesondere wurden die Granate in Bezug auf die Überwucherung Mustern untersucht unter Verwendung von Eisen - Magnesium reiche Felge, Mangan reichen Kerne, dann durch einen Calcium -reichen Felgen und Kerne. Darüber hinaus führt das Vorhandensein dieser Überwucherungen und ihre oszillierende Zonenstruktur Wissenschaftler zu der Annahme, dass die Metamorphose aufgrund eines flüssigkeitsähnlichen Metasomatismus aufgetreten ist . Mangan weist auf eine prograde Metamorphose hin. Insgesamt wurde vermutet, dass es drei metamorphe Ereignisse gab, die vor 3,74 Milliarden Jahren, vor 3,69 Milliarden Jahren und vor 2,8 Milliarden Jahren stattfanden.

Ergebnisse mehrerer Studien

Die folgende Tabelle zeigt in komprimierter Form die Bemühungen vieler Wissenschaftler und die von ihnen gefundenen Beweise sowie ihre Vorstellung davon, was dies für die Bildung der frühen archaischen kontinentalen Kruste bedeuten könnte .

Was wurde gefunden Was es bedeuten könnte Wieso den
Das Vorhandensein von Peridotit , das normalerweise in Ophiolith- Sequenzen gefunden wird Dies zeigt die horizontale Bewegung der Platten an Ophiolith- Sequenzen müssen auf kontinentale Kruste obduziert werden, um beobachtet zu werden
Die Anreicherung von LREE und die Verarmung von Ti und Nb in mafischen Amphiboliten, die im Istaq-Gneis-Komplex gefunden wurden Die Gesteine ​​wurden aus bogenbezogenen Basalten gewonnen Unter Verwendung des Subduktionszonen-Proxys der modernen Plattentektonik stammen LREEs aus einem erschöpften Mantel
Tonalite enthalten Minorquartz-Diorite, die einen hohen Mg ( Magnesium ) -Gehalt haben Etwas Mantelschmelze wurde in die Ableitung von Gesteinen einbezogen Heutige Proxies mit Plattentektonik enthalten ebenfalls einen hohen Magnesium-Quarz- Diorit
Es wurden Zirkone gefunden, die sich bei Temperaturen von >900 °C . bildeten Muss aus einer Originalquelle entstanden sein und nicht aus dem umliegenden Country Rock Zirkone wären geschmolzen, wenn sie aus dem Land oder aus bereits vorhandenem Gestein stammten
Beweise für Hafnium- Isotope zeigen, dass sich die Kruste vor über 3,2 Milliarden Jahren verändert hat Es gab vor etwa 3,9 bis 3,5 Milliarden Jahren eine Krustenevolutionsperiode, die dann eine Übergangszeit einleitete, die schließlich vor etwa 3,2 Milliarden Jahren zu einer modernen Plattentektonik führte Dies ist ein Beweis für die Überarbeitung und Veränderung des Protolithen

Viele dieser Beweise wurden verwendet, um die moderne Plattentektonik zu beschreiben . Ein Problem dabei ist, dass sich die archaische Plattentektonik stark von den Prozessen unterscheiden könnte, die heute auf der Erde ablaufen.

Vorgeschlagener Ursprung der kontinentalen Kruste

Dieses Bild zeigt die wahrscheinlichen Szenarien für die Bildung von Tonaliten . Von Nutman et. alles 2007.

Am einfachsten kann man sich den Isua Greenstone Belt in zwei Teilen vorstellen: einem Norden und einem Süden, die durch eine Verwerfung unterbrochen werden. Das nördliche Terran wird von Tonaliten dominiert und ist der am wenigsten metamorphisierte Abschnitt. Es enthält auch Zirkon-Alter von ungefähr 3710-3690 Millionen Jahren. Der südliche Teil des Isua-Grünsteingürtels enthält ungefähr 3900-3810 Millionen Jahre alte Zirkone mit einer Fülle von Amphibolit, Schiefer , Karbonatgestein , Vulkangestein, Kissenlava und Ultramafischen . Der nördliche Teil bildet das Gebiet, in dem viele wissenschaftliche Studien durchgeführt wurden, und bietet die Beweise, die Wissenschaftler dazu veranlassen, die folgende Hypothese aufzustellen.

Bildung des Isua-Grünsteingürtels

Eine Rekonstruktion des Ursprungs der kontinentalen Erdkruste , die den Grünstein Band gebildet, unter Verwendung von geochemischen , lithologische und strukturelle Hinweise wird auf zwei Annahmen ausgesagt: erstens, neue Hadean seitlich gebildete Kruste durch das Austreiben und lateralen Akkretion von mafic zu ultramafic Laven . Dann erfolgte eine Stabilisierung durch das Wiederaufschmelzen der Kruste.

Die überarbeitete Kruste kann auf die Bestattung, höchstwahrscheinlich durch Subduktion , von hydratisierten Materialien wie Basalt zurückgeführt werden, die im Hadean gebildet wurden . Darüber hinaus stammte die Quelle für die getesteten Gesteinsproben aus einem Mantel, der an Titan und Niob verarmt und an Blei , Strontium , Barium , Rubidium und leichten Seltenerdelementen angereichert war, die zusammengenommen auf lichtbogenbedingte Basalte hindeuten . Die in der Gegend gefundenen Diorite sind reich an Magnesium und REE ( Seltenerdelemente ), was weiter darauf hindeutet, dass die Gesteine ​​aus einer Mischung des Mantels und der umgeschmolzenen Basaltkruste gebildet wurden. Insgesamt wird festgestellt, dass das Vorhandensein von Tonalit-Trondhjemit-Granodiorit sowie das in den Banded Iron Formations (BIFs) vorhandene Eisen durch hydrothermale Veränderungen bei hohen Temperaturen verursacht wurde. BIFs werden typischerweise in Intraozeanischen , Bogen- oder Forearc- Einstellungen gefunden, die mit konvergenten Grenzen verbunden sind . Die Intrusionen wurden gebildet, als die aufsteigende Asthenosphäre die dicke darüberliegende ozeanische Kruste teilweise schmolz . Es wird vermutet , dass das Schmelzen und Umarbeiten der ozeanischen Kruste die frühe archaische kontinentale Kruste bildete . Darüber hinaus wurden die Eklogit- Reste, die durch das teilweise Schmelzen der ozeanischen Kruste gebildet wurden, später Teil des subkontinentalen lithosphärischen Mantels. Durch die Verwendung von Uran-Blei-Datierungen auf Zirkonen konnten Wissenschaftler feststellen, dass der Prozess der Schaffung des Isua-Grünsteingürtels etwa 300 Millionen Jahre dauerte.

Viele Beweise werden zusammengeführt, um die Theorie zu stützen, dass die Bildung der kontinentalen Kruste mit der Subduktion der heißen ozeanischen Kruste begonnen haben muss. Diese subduzierende Platte schmolz, und das aufsteigende Magma differenzierte sich gravitativ in eine eher granitische Zusammensetzung, die für kontinentale Krusten charakteristisch ist. Das Ergebnis von Tests und der Zusammenstellung von Informationen hat Wissenschaftler zu der Annahme veranlasst, dass das Krustenwachstum vor etwa 3,8 Milliarden Jahren begann. und baute langsam weiter, in einer Abfolge von vergleichsweise kurzen Episoden. Dann stabilisierte sich die Kruste vor etwa 2,975 Milliarden Jahren schnell. Das schematische Bild oben rechts zeigt zwei mögliche flache Subduktionsmechanismen , die die Tonalit- Plutonen erzeugen könnten, die im Grünsteingürtel zu sehen sind . Diese Theorie der Krustenbildung wurde jedoch von vielen Wissenschaftlern in Frage gestellt.

Kontroversen

In der wissenschaftlichen Gemeinschaft werden noch Studien durchgeführt, die die große Frage des Isua-Grünsteingürtels lösen wollen: Welche Prozesse haben seine Entstehung verursacht? Dieses Gebiet wird in der wissenschaftlichen Gemeinschaft noch immer umstritten, da es fraglich ist, dass in archäischen Zeiten verschiedene tektonische Prozesse oder Stile auftraten , die das Ergebnis dessen beeinflusst hätten, was wir heute sehen: eine Masse sehr alter Gesteine, umgeben von jüngeren Gesteinen, die wurden in einigen Gebieten stark verändert und sind durch tektonische und Ablagerungskontakte getrennt. Der Isua Greenstone Belt ist der einzige Ort auf der Welt, der nicht ganz der Idee der vertikalen Plattentektonik entspricht (eine Idee, die immer noch diskutiert wird).

Einige der Probleme sind:

  1. Es gibt nur wenige Zirkone für die Datierung.
  2. Deformationen in der Umgebung haben wichtige Informationen zerstört.
  3. Die Isotopenchemie ist bekannt, wird aber nur den heutigen Proxies zugeschrieben, die im Archaikum anders gewesen sein mögen.
  4. Es gibt sehr wenig erhaltene mafische Kruste aus dem Archaikum.

Alternative Hypothese

Vertikale Plattentektonik

Es ist eine alternative Idee , dass die frühe Erde Plattentektonik durch eine vertikale Bewegung des begann Lithosphäre , eher als die modernen horizontale Tektonik. Diese Theorie lehnt die Idee von Subduktion und Bogenakkretion bei der Bildung von Grünsteingürteln ab. Es deutet darauf hin, dass konvektive Umwälzungen aufgrund von Dichteunterschieden zwischen der darüber liegenden mafischen Sequenz (Grünstein) und teilweise geschmolzener granitischer Mittelkruste für die beobachteten Formationen verantwortlich sind.

Ähnliche Beweise

Der Isua-Grünsteingürtel ist eine Anomalie in Bezug auf die anderen Grünsteingürtel der Welt. Es ist der einzige Grünsteingürtel, der Deformationsereignisse von mehr als 3,2 Ga bewahrt hat und Peridotiten enthält (was auf eine obduzierte Ophiolith- Sequenz hinweist ). Im Vergleich zum Pilbara Craton und den Barberton Greenstone Belts , die alternative Evolutionstheorien haben, gibt es jedoch einige Ähnlichkeiten.

  • Die Entstehung der Grünsteingürtel dauerte etwa 300 Millionen Jahre.
  • Sie enthalten ähnliche Protolithen .
  • Jeder durchlief Zyklen der Verformung.
  • Sie alle enthalten TTG-Sequenzen.
  • Diese TTGs repräsentieren ähnliche Temperatur- und Druckbedingungen der Bildung (entweder 1,5 oder 3,0 GPa und zwischen 1000 °C und 1200 °C).
  • Enthält Hinweise auf die Erzeugung von Tonalit- Plutonen bei niedrigem Druck und hoher Temperatur .

Beweise für beide Situationen

Subduktionszone Vertikale Plattentektonik
Das Vorhandensein von Peridotit (das mit Ophiolith- Sequenzen zusammenhängt) weist auf eine horizontale Bewegung der Platten hin Studien haben gezeigt , dass Archean TTGs in erster Linie durch das Wirtsgestein schmilzt, gebildet werden , was bedeutet , es nicht Subduktion bezogene Bogen anzeigt Magmatismus .
> 3.2 Ga-Deformationsereignis Ähnliche Protolithen wie der Pilbara Craton und der Barberton Craton
Garnet Wucherungen vorschlagen Flüssigkeit bezogenen Metasomatose Niedrige geothermische Gradienten und niedrige Druckbedingungen sind repräsentativ für die Abwärtsadvektion im Erdmantel
Verarmungen an Titan und Niob und Anreicherungen an Blei , Strontium , Barium und leichten Seltenerdelementen deuten auf lichtbogenbedingte Basalte hin Eine Abnahme der Krustenwachstumsrate vor etwa 3,2 Ga. Dies würde auf eine Zeit hinweisen, in der die Plattentektonik (zusammen mit dem Krustengleichgewicht mit Subduktion und Konvergenz) tatsächlich begann.

Entdeckung des frühen Lebens

Aufgrund seines Alters stand der Isua-Grüngürtel seit langem im Fokus von Studien, die nach Anzeichen für frühes terrestrisches Leben suchen. 1996 stellten der Geologe Steve Mojzsis und Kollegen die Hypothese auf, dass isotopisch leichter Kohlenstoff in den kohlenstoffreichen Schichten der Struktur auf biologische Aktivität hindeutet. „Sofern kein unbekannter abiotischer Prozess existiert, der in der Lage ist, solch isotopisch leichten Kohlenstoff zu erzeugen und ihn dann selektiv in Apatitkörner einzubauen, liefern unsere Ergebnisse Beweise für die Entstehung von Leben auf der Erde bis heute um mindestens 3.800 Myr.“

Im August 2016 legte ein in Australien ansässiges Forschungsteam Beweise dafür vor, dass der Isua-Grünsteingürtel die Überreste von Stromatolith- Mikrobenkolonien enthält, die sich vor etwa 3,7 Milliarden Jahren gebildet haben . Ihre Interpretationen sind jedoch umstritten. Wenn diese Strukturen Stromatolithen sind, sind sie 220 Millionen Jahre älter als die ältesten bisher bekannten Stromatolithen, die in der Dresser-Formation in Westaustralien gefunden wurden.

Die Komplexität der auf Isua gefundenen Stromatolithen, wenn es sich tatsächlich um Stromatolithen handelt, legt nahe, dass das Leben auf der Erde zum Zeitpunkt ihrer Entstehung bereits ausgeklügelt und robust war und dass sich das früheste Leben auf der Erde wahrscheinlich vor über 4 Milliarden Jahren entwickelt hat. Diese Schlussfolgerung wird teilweise durch die Instabilität der Erdoberflächenbedingungen vor 3,7 Milliarden Jahren gestützt, die intensive Asteroidenbombardierungen einschlossen. Die mögliche Entstehung und Erhaltung von Fossilien aus dieser Zeit deutet darauf hin, dass sich das Leben in der Erdgeschichte früh und produktiv entwickelt haben könnte.

Die stromatolite Fossilien erscheinen wellig und domförmigen sind typischerweise 1-4 cm (0,4-1,6 Zoll) hoch und wurden gefunden , Eisen - und Magnesium -reichen Dolomite , die kürzlich von schmelzendem Schnee ausgesetzt worden waren. Die umgebenden Gesteine ​​deuten darauf hin, dass die Stromatolithen in einer seichten Meeresumgebung abgelagert worden sein könnten. Während die meisten Gesteine ​​im Isua-Grünsteingürtel zu metamorph verändert sind, um Fossilien zu erhalten, hat das Gebiet der Stromatolithen-Entdeckung möglicherweise ursprüngliche Sedimentgesteine ​​und die darin enthaltenen Fossilien erhalten. Einige Geologen interpretieren die Strukturen jedoch als Ergebnis von Verformungen und Veränderungen des ursprünglichen Gesteins.

Die ISB Sedimentschichten , die möglichen Stromatolithen enthält Overlay vulkanischen Gesteinen, die 3709000000 Jahre alt datiert sind und von Dolomit und Bändererz mit einer Kappe bedeckt Thorium - Uran Zirkone datiert auf 3,695 ± 0,4 Milliarde Jahre alt. Alle Schichten, einschließlich der an die Stromatolithen angrenzenden Schichten, erfuhren nach der Abscheidung Metamorphose und Verformung und Temperaturen von nicht mehr als 550 ° C (1000 ° F).

Die Identität der ISB-Merkmale als Stromatolithen ist umstritten, da sich ähnliche Merkmale durch nicht-biologische Prozesse bilden können. Einige Geologen interpretieren die Texturen über den mutmaßlichen Stromatolithen als Sandansammlung an ihren Seiten während ihrer Bildung, was darauf hindeutet, dass die Merkmale während des Sedimentprozesses und nicht durch spätere metamorphe Verformung entstanden sind. Andere vermuten jedoch, dass die Gesteine ​​so verändert sind, dass Sedimentinterpretationen unangemessen sind.

Im Jahr 2016 erklärte die Geologin und Areologin Abigail Allwood , dass die Entdeckung von Isua-Stromatolithen die Entstehung von Leben auf anderen Planeten , einschließlich des Mars früh nach seiner Entstehung, wahrscheinlicher macht. Im Jahr 2018 veröffentlichte sie jedoch mit einem Team weiterer Geologen ein Papier, das wichtige Fragen zum Ursprung der Strukturen aufwirft und sie als Deformationsursachen interpretiert. Somit bleiben die ISB-Stromatolithen Gegenstand laufender Untersuchungen.

Siehe auch

Verweise