Близько 1,1 мільярда років тому найдавніша та найстійкіша в тектонічному плані частина Північної Америки, відома як Лаврентія, стрімко рухалася на південь до екватора. Цей прадавній континент, що став основою сучасної Північної Америки, зрештою зіткнувся з іншими материками Землі під час Гренвільського орогенезу, утворивши надконтинент Родінія. Гренвільський орогенез був масштабним процесом горотворення, що тривав протягом мезопротерозою і був пов’язаний з об’єднанням Родінії – надконтиненту, що існував приблизно від 1,1 мільярда до 750 мільйонів років тому.
Шлях Лаврентії в той період вдалося відстежити завдяки палеомагнетизму. Цей метод, який вивчає записи магнітного поля Землі в гірських породах, дозволяє вченим відтворити відносне положення та рух Лаврентії напередодні формування Родінії, аналізуючи орієнтацію та намагніченість літосферних порід. Палеомагнетизм є потужним інструментом для реконструкції давніх географічних позицій континентів та океанічних басейнів.
Особливе значення для відстеження руху Лаврентії мають породи, розташовані вздовж узбережжя озера Верхнє на півночі штатів Вісконсин та Мічиган. Озеро Верхнє – найбільше з Великих озер Північної Америки, а Вісконсин та Мічиган є штатами Верхнього Середнього Заходу США, відомими своїми унікальними геологічними утвореннями. Ці породи, що складаються переважно з червоних пісковиків, алевролітів та дрібних конгломератів, були відкладені під час інтенсивного осадження, спричиненого Середньоконтинентальним рифтом Північної Америки. Середньоконтинентальний рифт – це геологічна розломна система віком 1,1 мільярда років, яка проходить через центральну частину Сполучених Штатів і Канади. Ці породи багаті на оксиди заліза, зокрема гематит – поширений мінерал, який часто утворюється внаслідок вивітрювання. Гематит здатен набувати намагніченості під час свого утворення, що дозволяє записати положення породи відносно магнітних полюсів Землі в той період.
На жаль, наявний палеомагнітний літопис містить прогалину в даних за період між 1075 і 900 мільйонами років тому. Ця відсутність інформації обмежувала наше розуміння того, як, коли і де саме відбувалося формування Родінії.
Вивчення древніх порід для заповнення прогалин
Щоб заповнити цю інформаційну прогалину, група вчених під керівництвом Фуентеса зібрала нові зразки з формації Фреда поблизу озера Верхнє. Формація Фреда, що є частиною групи Оронто, сформувалася в умовах заплавних середовищ приблизно 1045 мільйонів років тому і відома своїми характерними червонуватими пісковиками та конгломератами. Дослідники поєднали отримані дані з моделюванням стратиграфічного віку, щоб визначити нове седиментаційне палеополе, тобто положення геомагнітного полюса в певний момент у минулому.
Швидкість руху Лаврентії та її сповільнення
Попередні дослідження свідчили, що протягом 30 мільйонів років, десь між 1110 і 1080 мільйонами років тому, Лаврентія переміщувалася приблизно від 60° північної широти до 5° північної широти зі швидкістю 30 сантиметрів на рік. Це швидкість, що перевищує навіть ту, з якою Індійська плита стикається з Євразією, формуючи Гімалаї – найвищі гори у світі, утворення яких є класичним прикладом континентального зіткнення і триває досі. Проте нове дослідження показало, що протягом наступних 30 мільйонів років рух Лаврентії сповільнився до 2,4 сантиметра на рік, коли вона перетинала екватор.
Це уповільнення руху палеоконтиненту під час формування відкладень Фреди збігається з початком Гренвільського орогенезу. Отримані результати підтверджують, що в цей період не діяла так звана “одноплитна модель”, за якої літосфера поводиться як єдина безперервна плита, а не як сукупність незалежних плит. Ця концепція, що передбачає відсутність рухомих тектонічних плит, була спростована даними нового дослідження.
