CN-SEO

Ketidaksesuaian Besar (Great Unconformity) adalah sebuah kesenjangan besar dalam catatan geologis dimana lebih dari satu miliar tahun sejarah bumi tampaknya telah terhapus. “Bab yang hilang” ini terjadi ketika batuan sedimen dari Zaman Kambrium terletak tepat di atas batuan beku dan metamorf yang lebih tua, yang sering disebut gudang kristal. Kesenjangan tersebut mencerminkan erosi batuan yang lebih tua dan interval yang panjang ketika sedikit atau tidak ada sedimen yang diendapkan.

Para ilmuwan telah lama memperdebatkan kekuatan geologi apa yang mungkin menyebabkan begitu banyak rekaman batuan hilang. Sampai saat ini, ada dua teori utama: Teori pertama menyatakan bahwa selama Zaman Kriogenian yang sangat dingin, sekitar 700 juta tahun yang lalu, sebuah Bumi Bola Salju peristiwa glasiasi mengikis beberapa kilometer kerak benua. Ciri lain pengangkatan tektonik dari pembentukan dan pecahnya benua besar menjadi penyebab utama terjadinya erosi.

Menurut temuan terbaru yang dipublikasikan di Prosiding Akademi Ilmu Pengetahuan Nasionalteori terakhir ini benar: Kekuatan tektonik yang terkait dengan pembentukan superkontinen awal sebagian besar bertanggung jawab atas Ketidaksesuaian Besar.

Untuk menguji kedua teori tersebut, tim peneliti menganalisis batuan bawah tanah di bawah Great Unconformity di North China Craton, sebuah blok kerak benua kuno dan stabil.

“Jika glasiasi menjadi penyebab utama, kita mungkin akan melihat erosi yang jelas selama zaman es Cryogenian,” kata rekan penulis. Nicholas Christie-Blickahli geologi di Lamont-Doherty Earth Observatory, yang merupakan bagian dari Columbia Climate School, dan profesor emeritus Ilmu Bumi dan Lingkungan. “Kami tidak melihat pola itu dalam data Tiongkok Utara.”

Lacak pendinginan dan peningkatan di bawah Ketidaksesuaian Besar

Tim tersebut mengumpulkan sampel batuan bawah tanah kristal kuno dari lima lokasi di Tiongkok Utara, termasuk di bagian dalam kraton dan di sepanjang tepinya. Di daratan, lapisan awal Kambrium bertumpu pada batuan dasar, yang mewakili jarak lebih dari satu miliar tahun. Di dekat tepi kraton, perbedaan umur antara batuan dasar dan lapisan Kambrium di atasnya jauh lebih kecil.

Untuk menentukan kapan batuan bawah tanah mendingin dan naik ke permukaan, para peneliti menganalisis mineral seperti zirkon, monasit, dan mika, yang mencatat perubahan suhu dari waktu ke waktu. Mereka menggabungkan data mineral dengan model statistik untuk merekonstruksi bagaimana setiap sampel mendingin saat berpindah dari dalam kerak menuju permukaan.

Data dari sampel di bagian dalam kraton menunjukkan batuan bawah tanah mendingin paling cepat antara sekitar 2,1 dan 1,6 miliar tahun yang lalu. Selama waktu tersebut, batuan tersebut didinginkan hingga setidaknya 370 derajat Celcius saat naik melalui kerak bumi, setara dengan pengangkatan dan erosi sekitar 12 kilometer. Setelah 1,6 miliar tahun, pendinginan berlanjut secara bertahap, menambah pengangkatan dan erosi sepanjang 9 hingga 13 kilometer sekitar 520 juta tahun yang lalu.

“Batuan dasar di bagian dalam kratonik Tiongkok Utara terbentuk pada kedalaman sekitar 25 kilometer,” kata rekan penulis Liang Duan, ahli geologi di Northwestern University of China. “Untuk sepenuhnya menggalinya ke permukaan akan membutuhkan erosi sebesar itu.”

Data kami “menunjukkan bahwa sekitar 60 persen erosi terjadi sebelum 1,6 miliar tahun yang lalu,” kata Duan. Dengan menggunakan metode penanggalan termokronologis, temuan tersebut “menunjukkan bahwa sekitar 75 persen terjadi sebelum sekitar 1,35 miliar tahun yang lalu.”

Konsisten dengan waktu tersebut, data tidak menunjukkan adanya denyut pendinginan yang cepat selama zaman es Cryogenian. Meskipun pendinginan pada periode tersebut tidak dapat dikesampingkan, bukti menunjukkan adanya erosi glasial terbatas di bagian dalam kraton.

Usia pendinginan zirkon dari satu sampel di interior kratonik berkisar antara 620 juta hingga 544 juta tahun yang lalu, yang menunjukkan bahwa batuan tersebut telah mencapai tingkat yang relatif dangkal di kerak bumi pada saat itu. Usia termuda dari zaman ini tumpang tindih dengan bukti zaman es Prakambrium akhir di Tiongkok Utara, yang menunjukkan bahwa glasiasi mungkin berkontribusi terhadap erosi pada masa itu. Namun, episode pendinginan terbesar terjadi sebelumnya.

Studi ini juga membandingkan catatan suhu dari kraton lain, termasuk Laurentia, Baltica, dan Amazonia, yang merupakan inti geologi kuno di Amerika Utara, Eropa, dan Amerika Selatan. Kraton ini menunjukkan pola serupa, dengan peningkatan pengangkatan dan erosi yang terjadi sekitar 1,6 miliar tahun yang lalu.

Para penulis memperkirakan bahwa lebih dari separuh pengangkatan dan erosi awal di bawah Great Unconformity—sekitar 13 kilometer batuan yang terkait dengan pendinginan lebih dari 400 derajat Celcius—terjadi pada periode sebelumnya.

Memikirkan kembali asal muasal Ketidaksesuaian Besar

Ketidaksesuaian Besar sering diartikan sebagai akibat dari zaman es global kuno. Temuan baru ini menunjukkan bahwa sebagian besar erosi di bawah Great Unconformity terjadi selama periode aktivitas tektonik yang panjang, bukan selama peristiwa glasiasi tunggal.

Para penulis mencatat bahwa perkiraan mereka bergantung pada asumsi standar tentang bagaimana suhu berubah seiring kedalaman dan mengakui bahwa mereka tidak secara langsung mengukur beberapa usia mineral awal. Namun, data Tiongkok Utara konsisten dengan catatan suhu dari interior kraton lainnya dan mendukung penjelasan tektonik untuk sebagian besar batuan yang berpindah pada Great Unconformity.

Rekan penulis penelitian ini adalah Rong-Ruo Zhan, Northwestern University dan University of Padova; Massimiliano Zattin dan Valerio Olivetti, Universitas Padova; Bo Wan, Akademi Ilmu Pengetahuan Tiongkok; dan Rong-Hao Wei, Zhao Yang, Jianqiang Wang, Longlong Gou, Kai-Yun Chen, dan Xingliang Zhang, Universitas Northwestern.