Stenar från Rio Grandes kontinentala spricka har gett en sällsynt ögonblicksbild av aktiv geologi djupt inne i jordskorpan, avslöjar nya bevis för hur kontinenter förblir stabila under miljarder år, enligt ett team av forskare.

"Vi tenderar att studera stenar som är miljoner till miljarder år gamla, men i det här fallet kan vi visa vad som händer i den djupa skorpan, nästan 19 miles under jordens yta, i vad geologiskt sett är modern tid, sade Jacob Cipar, en doktorand i geovetenskap vid Penn State. "Och vi har kopplat det som finns bevarat i dessa bergarter med tektoniska processer som händer idag som kan representera ett viktigt steg i utvecklingen av stabila kontinenter."

Laget, ledd av Penn State-forskare, hittade bevis på att värme från manteln smälter den nedre skorpan vid sprickan, där tektoniska krafter drar isär och förtunnar litosfären, eller skorpan och den övre manteln som utgör det stela yttre lagret av jorden.

Uppvärmning av den kontinentala skorpan anses vara viktig för dess utveckling. Men processen är ofta förknippad med jordskorpans förtjockning, när kontinentalplattor kolliderar och bildar berg som Himalaya, sa forskarna.

"Vår forskning tyder på att dessa stenar som har ansetts vara relaterade till bergsbyggande faktiskt kan ha kokats av en tunnare litosfär som vad som händer i dagens Rio Grande-spricka, " sa Cipar. "Och mer allmänt, Förtunning av litosfären kan vara viktigare än tidigare känt för att stabilisera kontinenter och förhindra dem från att sjunka tillbaka in i manteln."

Forskarna rapporterade nyligen sina resultat i tidskriften Naturgeovetenskap .

Jordens kontinenter har en unik kiselrik, flytande skorpa som gör att land kan höja sig över havsytan och vara värd för landliv, sa forskarna. Skorpan innehåller också värmeproducerande element som uran som kan destabilisera den över geologisk tid.

Uppvärmning av skorpan skapar smält sten som bär dessa element mot ytan, vilket resulterar i en svalare och starkare nedre skorpa som kan skydda kontinenter från att absorberas i manteln, sa forskarna. Men frågor kvarstår om källorna till den värmen.

"Vi föreslår att förtunning av litosfären verkligen är borttagandet av en barriär som håller värmen borta från skorpan, sa Andrew Smye, biträdande professor i geovetenskap vid Penn State och Cipars rådgivare. "Att ta bort eller förtunna den barriären vid Rio Grande-sprickan verkar vara det som genererar värmen som behövs för att initiera denna process för att stabilisera kontinental skorpa. Och detta har förbisetts i vår förståelse av hur kontinenter blir så stabila."

Forskarna knackade på stenar som togs upp till ytan 20, 000 år sedan av vulkaner i New Mexico. Bergarterna anses geologiskt unga och är betydande eftersom de behåller kontexten av den nedre skorpan, sa forskarna.

"I kontrast, vad vi ser i bergrekordet runt om i världen är att det som krävs för att få dem upp till ytan ofta har stört deras ursprungliga förhållande till den nedre skorpan, sa Joshua Garber, en postdoktor vid Penn State. "Detta gör det verkligen utmanande att använda äldre bergarter för att försöka förstå tektonik, och det gör Rio Grande till det bästa stället att göra den här forskningen på."

Forskarna använde analytiska tekniker för att koppla åldern på mineraler i bergarterna till trycket och temperaturen de mötte när de tog sig igenom jordskorpan.

Likheter mellan tryck- och temperaturbanan från Rio Grandes nedre jordskorpa och stenar från andra platser tyder på att en tunna litosfär är viktig för att stabilisera jordens kontinenter, sa forskarna.

"Önblicksbilderna av data vi har från andra platser överensstämmer verkligen bra med vad vi hittade i Rio Grande-sprickan, ", sa Garber. "Så det säger oss att detta inte bara händer nu i västra USA. Detta visar att kontinenternas tarmar förmodligen har genomgått detta globalt åtminstone under de senaste miljarderna åren."