Vår jord är cirka 4,5 miljarder år gammal. Långt tillbaka i sina tidigaste år dominerade stora hav. Det var frekventa vulkanutbrott och eftersom det inte fanns något fritt syre i atmosfären fanns det inget ozonskikt. Det var en dynamisk och utvecklande planet.
Forskare vet allt detta - men det finns naturligtvis fortfarande luckor i vår kunskap. Till exempel, medan vi vet vilken typ av stenar som bildades på olika delar av planeten för 3,5 miljarder år sedan, förstår vi fortfarande vilka geologiska processer som drev dessa formationer.
Lyckligtvis finns svaren på sådana frågor tillgängliga. Bevis finns bevarade i forntida vulkaniska och sedimentära bergarter som går tillbaka till den arkeiska åldern, för mellan 4 miljarder och 2,5 miljarder år sedan.
Dessa stenar finns i de äldsta delarna av vad som idag är kontinenterna, kallade kratoner. Kratoner är delar av antika kontinenter som bildades för miljarder år sedan. Att studera dem ger ett fönster till hur processer inom och på jordens yta fungerade tidigare. De är värd för en mängd olika grupper av stenar, inklusive grönstenar och graniter.
Ett exempel är Singhbhum Craton, i Daitari Greenstone-bältet i delstaten Odisha i östra Indien. Denna uråldriga del av jordskorpan har hittats i tidigare forskning som går tillbaka till 3,5 miljarder år sedan. Kratonens äldsta bergarter är till stor del vulkaniska och sedimentära bergarter även kända som grönstensföljder. Grönstenar är bergarter som mestadels består av undervattens vulkaniska bergarter med mindre sedimentära bergarter.
Mitt forskarteam och jag publicerade nyligen en studie där vi jämförde Singhbhum-kratonen med kratonger i Sydafrika och Australien. Vi valde dessa platser eftersom de bevarar samma typer av stenar, i samma tillstånd (inte intensivt deformerade eller metamorfoserade), från samma tidsperiod - för ungefär 3,5 miljarder år sedan. De är de bästa arkiven för att studera tidiga jordytprocesser.
Våra nyckelrön var att explosiva vulkanutbrott var vanliga i det som idag är Indien, Sydafrika och Australien för cirka 3,5 miljarder år sedan. Dessa utbrott inträffade mestadels under hav, men ibland ovanför dem.
Att förstå dessa tidiga jordprocesser är avgörande för att sammanföra planetens evolutionära historia och de förhållanden som kan ha upprätthållit liv under olika geologiska epoker. Den här typen av forskning är också en påminnelse om de gamla geologiska underverken som omger oss – och att det finns mycket mer att upptäcka för att förstå historien om vår planet.
Vi tog prov på några stenar från Singhbhum-kratonen så att vi kunde studera dem i vårt laboratorium. Befintlig data från samma webbplats, såväl som webbplatser i Sydafrika och Indien, användes för jämförelsesyften.
Våra detaljerade fältbaserade studier kompletterades med uran-bly (U-Pb) radiometrisk åldersdatering. Denna vanliga och väletablerade metod ger information om när en magma kristalliserades; med andra ord, den berättar när en sten bildades. På så sätt kunde vi fastställa viktiga geologiska tidslinjer för att illustrera vilka processer som pågick och när.
Vi fann också att geologin i detta område har stora likheter med de grönstensbälten som dokumenterats i Sydafrikas Barberton- och Nondweni-områden och Pilbara Craton i västra Australien.
Framför allt upplevde alla dessa områden utbredda ubåtsmafisk – vilket betyder höga halter av magnesiumoxid – vulkanutbrott för mellan 3,5 och 3,3 miljarder år sedan, bevarade som kuddar av lava och komatiiter.
Detta skiljer sig från kiselvulkanism (förhöjd koncentration av kiseldioxid), som forskning har visat var utbredd för omkring 3,5 miljarder år sedan.
Dessa fynd berikar vår förståelse av forntida vulkaniska och sedimentära processer och deras betydelse i det bredare sammanhanget av jordens geologiska såväl som biologiska evolution.
Våra upptäckter är avgörande av flera skäl. För det första ger de en tydligare bild av jordens tidiga tektoniska aktiviteter under den arkeiska tiden, vilket bidrar till vår förståelse av planetens uppväxtår.
För det andra ger Singhbhum Cratons unika geologiska egenskaper, inklusive dess grönstensbälten, ovärderlig information om jordens yta och atmosfäriska processer. Detta är avgörande för hypoteser om tidiga beboeliga förhållanden och uppkomsten av liv på jorden.
Dessutom, genom att jämföra Singhbhum-kratonen med liknande kratoner i Sydafrika och Australien, kan vi konstruera en mer omfattande modell relaterad till geologiska processer som fungerade under arkéerna. Detta kan bidra till att kasta ljus över uråldriga geodynamiska processer som var utbredda över olika delar av den unga jorden.
Denna forskning betonar behovet av ytterligare utforskning av forntida kratoners geologiska historia över hela världen. Att förstå dessa tidiga jordprocesser är avgörande för att sammanföra planetens evolutionära historia och de förhållanden som kan ha upprätthållit liv.
Tillhandahålls av The Conversation
Den här artikeln är återpublicerad från The Conversation under en Creative Commons-licens. Läs originalartikeln. 
