米国科学アカデミー紀要に掲載された研究によると、 、 新しい研究は、 最大10 億年の地質時代を表す岩石がスノーボールアースの間に古代の氷河によって削られたというさらなる証拠を提供しています。 期間。地球の氷河（または地球規模の氷河）。
この研究は、地球の大不適合の原因に関する議論における最新の発見を示しています。これは、地球の周囲の地域で最大 5 キロメートルの厚さの岩石の浸食に関連した地質学的記録の一時的なギャップです。
この時代の堆積岩が非常に多くの場所で欠落しているという事実は、岩石記録の最も不可解な特徴の 1 つです 地球科学の准教授であり、この研究の主任研究員であるC. ブレンヒン・ケラー氏は述べた。 これらの結果により、パターンはより意味のあるものになり始めます .
大不適合として知られるようになった大量の失われた岩石は、19 世紀後半にグランド キャニオンで初めて名前が付けられました。この顕著な地質学的特徴は、遠い時代の岩石層が交差する場所で見られ、化石を含む岩石が化石を含まない岩石の上に直接乗っている場所でよく確認されます。
これは地球の歴史の中で魅力的な時代でした とダートマスの博士研究員で論文の筆頭著者であるカリン・マクダネル氏は言う。 大不一致はカンブリア紀の生命爆発の基礎を築きますが、化石記録ではあまりにも突然であるため常に不可解でした。地質学的プロセスと進化的プロセスは通常、 段階的です。 .
1世紀以上にわたり、研究者たちは失われた地質時代の原因を説明しようとしてきました。過去 5 年間で、2 つの相反する理論が浮上しました。1 つは、この岩が 7 億年から 6 億 3,500 万年前のスノーボール アース時代に古代の氷河によって削られたと説明するものです。もう 1 つは、約 10 億年から 5 億 5,000 万年前までの超大陸ロディニアの形成と分裂の間の、はるかに長い期間にわたる一連のプレート テクトニクス現象に焦点を当てています。
2019年にケラーが主導した研究は、極低温氷河期中の大陸氷床による広範な浸食が岩石の損失を引き起こしたと初めて提案した。これは、大量の大規模な浸食がスノーボールアース期と一致したことを示唆する地球化学的指標に基づいていました。 新しい研究は、以前の研究の結果を検証し、発展させます ケラー氏は語った。 ここでは、北アメリカの広範囲にわたる極低温期の岩石の冷却と数キロメートルにわたる発掘の独立した証拠を提供します .
この研究は、熱年代学の詳細な解釈に基づいて評価を実施しています。熱年代学を利用すると、研究者は、鉱物結晶が経時的に経験する温度と、与えられた熱構造を考慮した大陸地殻内での鉱物結晶の位置を推定することができます。これらの履歴は、失われた岩石がいつ除去されたのか、現在地表に露出している岩石がいつ掘り起こされたのかの証拠を提供することができます。
研究者らは、北米の 4 つの場所で取得された、以前に公開された熱時間測定データの複数の測定値を使用しました。クラトンとして知られるこれらのゾーンは、大陸の化学的および物理的に安定した部分であり、当時はプレートテクトニクス活動が一般的ではなかったと考えられます。
研究では、岩石が経験した時間と温度の軌跡を調べるシミュレーションを実行することで、世界中でスノーボールアース氷河期の約2～3キロメートルの浸食と一致する、急速かつ大規模な冷却の広範囲にわたる信号が記録された。北米の内陸部。
他の研究では氷河の起源を疑問視するために熱年代学が使用されていますが、大不整合のような地球規模の現象には地球規模の評価が必要です マクダネル氏は語った。当時の氷床は北米の大部分を覆っていたと考えられており、 効率的な岩盤掘削機であった可能性があるため、氷河期はスノーボールアース時代の広大な地域にわたる浸食の最も簡単な説明です .
研究チームによると、地殻活動によって失われた岩石が削られたという反対の理論は2020年に提唱され、その際、別の研究グループは古代の氷河が大規模な岩石の損失を引き起こすほど浸食されていたかどうかを疑問視した。この研究では熱年代学も使用されていましたが、地殻変動が活発な単一の場所に別の手法を適用し、スノーボールアースの前に浸食が発生したことを示唆しました。 基本的な概念は非常に単純です。何かが大量の岩を取り除き、その結果、大量の時間が無駄になりました。 ケラー氏は語った。 私たちの研究では、この規模では氷河侵食のみが原因である可能性があることが示されています .
研究者らによると、この新たな発見は、約5億3000万年前のカンブリア爆発時の岩石の浸食と複雑な生物の出現との関連性を説明するのにも役立つという。スノーボールアース時代の浸食により、栄養豊富な堆積物が海洋に堆積し、複雑な生命の構成要素に肥沃な環境を提供した可能性があると考えられています。
この研究では、岩石がどのように浸食されたかについての 2 つの仮説が相互に排他的ではないことを指摘しています。テクトニクスと氷河作用の両方が、大不整合の形成中に地球全体のシステムの崩壊に寄与した可能性があります。しかし、地殻変動の縁から遠く離れた大陸の中心部の浸食を説明できるのは氷河作用だけのようです。 最終的に、大不一致に関しては、新原生代の独特の環境条件とともに、ロディニア大陸のより集中した赤道付近のパッキングの一般に受け入れられている再構築が、地球の歴史の中で他に例のない地質学的偶然 と研究は述べています。
研究チームによると、これは熱年代学的モデリング手法を使用して10億年を超える期間を研究した初めての研究だという。将来的にチームは他の大陸でも研究を繰り返す予定で、そこで大不一致がどのようにして形成され保存されたのかについての仮説をさらに検証したいと考えています。研究におけるギャップを解決することは、地球の初期の歴史と、気候、地殻変動、生物地球化学的プロセスの相互関連性を理解するために重要です。
クラトンの縁に沿って地殻侵食があった可能性があるという事実は、氷河期の可能性を排除するものではありません マクダネル氏は語った。 不適合は複合的な特徴であり、私たちの研究は極低温浸食が主な原因であることを示唆していますが、以前と後の両方の浸食が異なる場所での不適合表面の形成に関与している可能性があります。グローバルなレビューによってさらに多くのことがわかります .
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ダートマス大学 | カリン T. マクダネル、C. ブレンヒン ケラー、ウィリアム R. ゲントナー、ピーター K. ツァイトラー、デビッド L. シャスター 、大不一致の起源に関する熱年代学的制約 、米国科学アカデミー紀要、2022 年 2 月、119 (5) e2118682119; DOI:10.1073/pnas.2118682119