Các lục địa của trái đất có thể được sinh ra dưới những dãy núi lớn như dãy Andes.
Nghiên cứu mới kết hợp một nguyên tố vi lượng bị mất tích bí ẩn, một tảng đá 66 triệu năm tuổi bị đốt cháy bởi một ngọn núi lửa cổ đại và cơ sở dữ liệu về tất cả các hóa học đá được các nhà khoa học phân tích trong thế kỷ qua giải thích tại sao Trái đất có lục địa. Được công bố vào ngày 16 tháng 1 trên tạp chí Nature Communications, nghiên cứu cho thấy nơi những ngọn núi được sinh ra, các lục địa cũng vậy.
"Nó giống như một trò chơi ghép hình", trưởng nhóm nghiên cứu Ming Tang, một nhà nghiên cứu sau tiến sĩ về địa chất tại Đại học Rice ở Houston cho biết. "Có một phần còn thiếu trong trò chơi ghép hình lục địa này, và dường như chúng tôi đã tìm thấy câu trả lời."
Phần còn thiếu
Mảnh còn thiếu là một kim loại đất hiếm gọi là niobi. Ở lớp giữa của Trái đất, được gọi là lớp phủ, cũng như trong lớp vỏ đại dương (phần bên ngoài của hành tinh được bao phủ bởi biển), niobi và một nguyên tố đất hiếm khác, tantalum, thường xảy ra theo tỷ lệ nhất quán. Lớp vỏ lục địa thật kỳ lạ, Tang nói với Live Science. Lớp vỏ tạo nên các lục địa tương đối thấp trong niobi.
Trường hợp niobi bị mất tích trong lớp vỏ lục địa đã làm phiền các nhà địa chất trong nhiều thập kỷ. Tang đã đi săn tìm nó trong một cơ sở dữ liệu địa hóa học đá được duy trì bởi Viện Max Planck ở Đức. Anh ta tìm kiếm các khu vực hút chìm, nơi lớp vỏ nghiền thành hình dạng lớp phủ và magma. Magma đó, khi được làm mát, có khả năng tạo ra các lục địa. Niobi không bị mất tích trên nhiều khu vực hút chìm, Tang tìm thấy. Nhưng nó đã vắng mặt một cách kỳ lạ ở các khu vực xây dựng núi đặc biệt như Andes.
Andes là một khu vực xây dựng núi lớn, được cung cấp bởi kiến tạo gần đó của một khu vực hút chìm. Khi lớp vỏ đại dương ngoài khơi bờ biển Nam Mỹ giòn dưới lớp vỏ lục địa, Andes không ngừng trỗi dậy và magma phun ra từ một số ngọn núi lửa cao nhất trên Trái đất, Tang nói.
Các khu vực như Andes - hình thành trên một khu vực hút chìm - được gọi là vòng cung lục địa, và chúng đặc biệt bởi vì lớp vỏ ở đó dày gấp đôi lớp vỏ lục địa thông thường, Tang nói. Thật không may, hóa học của những tảng đá ở dưới cùng của lớp vỏ này là một bí ẩn. Tại gần 50 dặm (80 km) bên dưới bề mặt, loại đá này không thể tiếp cận.
Nhập xenolith
May mắn thay, dãy núi Sierra Nevada ở miền tây Hoa Kỳ từng là một khu vực xây dựng núi đang hoạt động, giống như dãy Andes ngày nay. Tang, cùng với nhà hóa thạch học của Đại học Rice Cin-Ty Lee và các đồng nghiệp của họ đã phân tích một mẫu đá hình thành khoảng 66 triệu năm trước và được đẩy lên bề mặt trong một vụ phun trào núi lửa khoảng 25 triệu năm trước. Đá này, được gọi là xenolith, ban đầu được hình thành sâu ở căn cứ của Sierra Nevada khi chúng là một vòng cung lục địa đang hoạt động - các nhà nghiên cứu đã tìm thấy đá ở Arizona.
Đá "có thể cung cấp một sự tương tự tuyệt vời, tuyệt vời với lớp vỏ sâu bên dưới dãy Andes", Tang nói.
Các phân tích cho thấy xenolith vòng cung lục địa có thêm niobi. Tang và các đồng nghiệp đã tìm thấy nguyên tố đất hiếm bị mất tích của lục địa: Niobi bị mất được mắc kẹt ở dưới cùng của vòng cung lục địa.
Niobi bị mắc kẹt quá sâu vì những điều kiện độc đáo bên dưới những phần siêu dày của lớp vỏ Trái đất. Dưới các vòng cung lục địa, vì lớp vỏ dày, lớp phủ chịu áp lực cao, Tang nói. Dưới áp suất cao, một khoáng chất titan gọi là rutile kết tinh từ magma. Rutile xảy ra để bẫy một lượng lớn niobi và không nhiều tantalum. Nó cũng rất dày đặc, vì vậy nó rơi sâu vào lớp vỏ khi các tảng đá khác được lưu thông trên bề mặt.
Bởi vì lớp vỏ lục địa bị thiếu niobi, nên nó phải hình thành dưới những điều kiện lục địa này, Tang nói. Và điều đó có nghĩa là những nơi như Andes có thể nắm giữ hạt giống của tất cả các lục địa trên Trái đất ngày nay.
"Mọi phần của lục địa mà chúng ta đang đứng bây giờ có lẽ đã bắt đầu với các quá trình xây dựng núi này," Tang nói.
