חגורת האבן הירוקה של איסואה

חגורת האבן הירוקה של איסואה (באנגלית: Isua Greenstone Belt) היא רצועת אבן מתקופת הארכאיקון בדרום-מערב גרינלנד. תחילת היווצרותה של החגורה מתוארכת למועד שבין 3.7 ל-3.8 מיליארד שנים. החגורה נוצרה במשך כ-300 מיליון שנה והיא מכילה סלעי מינרלים סיליקטיים, סלעים וולקניים  שעברו מטמורפוזה וסלעי משקע. עדויות גיאוכימיות לקיומם של מגנזיום וצורן דו-חמצני, המאופיינות על ידי דלדול קיצוני של יסודות לא נוזליים, מציעות ראיה לתהליכים של טקטוניקת הלוחות, תהליכים בהם שכבות צור שנמסו אולי היו אחראיות ליצירת החגורה. תאוריה אחרת מציעה שהחגורה נוצרה באמצעות תהליך המכונה טקטוניקת לוחות אנכיים.
ב-2016 התגלו בעקבות הפשרת שלגים סטרומטוליטים בני 3.8 מיליארד שנים - המאובנים העתיקים ביותר שהתגלו בכדור הארץ, בהפרש של מאות מיליוני שנים מהמאובנים העתיקים ביותר שעליהם נודע לפני כן. מהגילוי של סטרומטוליטים מורכבים בחגורת האבן, סטרומטוליטים שנוצרו מהצטברות שכבות של ביופילם בשלב כה מוקדם בהיסטוריה של כדור הארץ, עולה האפשרות שהחיים התפתחו לראשונה על כדור הארץ לפני למעלה מ-4 מיליארד שנים.

מבנה גאולוגי

חגורת האבן הירוקה של איסואה ידועה גם בשם חגורת העל-קרומיות של איסואה (Isua supracrustal belt) עקב המבנה הייחודי שלה, שכולל תצורה ייחודית של סלע על-קרומי (Supracrustal rock) . החגורה שוכנת בדרום-מערב גרינלנד, ליד נואוק, בירת האזור. חגורת האבן הירוקה מורכבת מסלעים וולקניים שעברו התמרה וצמודים בעיקר לנקודות שבר ולסלעי זירקון וטיטניט. החגורה נחקרה על ידי גאולוגים בשל ראיות באזור לפעילות טקטונית עתיקה, מכיוון שבאזור זה השתמרו היטב מקטעים המעידים על פעילות טקטונית מלפני 3,700–3,600 מיליון שנה. בנוסף, השטח נרחב, חשוף, ויש אזורים שעברו עיוות ושינוי מועטים יחסית של רצפי הסלע המקוריים. חגורת האבן הירוקה של איסואה מחולקת לאזור צפוני ודרומי לפי קווי שבר איווינגואיט (Ivinnguit Fault - ראו מפה). האזור הצפוני של החגורה מורכב בעיקר מסלעים אמפיבוליטים, סלעים וולקניים, וסלעים נוספים באופן שמרמז על תהליכים טקטוניים הידועים כ-Thrust tectonics ‏.
מדענים השתמשו בשיטות שונות כדי לקבוע מתי וכיצד נוצרה החגורה. תיארוך מועד היווצרותה של החגורה נעשה בשיטת התיארוך הרדיומטרי אורניום-עופרת. לגבי קביעת אופן היווצרותה, חלקם הסיקו שהיא נוצרה באזור מפגש לוחות טקטוניים אוקיאני קדום, שם המסה חלקית שגרמה להפחתה, וכן מטאסומטיזם של מעטפת כדור הארץ וסיבות נוספות, גרמו ליצירת הקרום היבשתי הראשון. עם זאת, הסיבות להתפתחות הגאולוגית של החגורה, כמו גם חלק מתהליכיה, שנויים במחלוקת. כמו כן, לא ברור עד כמה דומים תהליכי טקטוניקת הלוחות שחלו בעידן הארכאיקון לתהליכים אלה כפי שהם חלים כיום.

חקר הסלע

הניסיון הראשוני לתאר את מבנה הסלע וההיווצרות הטקטונית של החגורה היה קשה עקב תהליכי מטמורפוזות נרחבים שעבר האזור, ולכן רוב המאמצים היו מרוכזים בצד הצפוני של המתחם. מספר שכבות סלע וסוגי סלעים שמרכיבים את החגורה אותרו ומופו. בנוסף, האזור מכיל סוגי סלעים אחרים, פחות נפוצים. המחקר הנוכחי מתמקד בתנודות הסלעים ובשאלת היווצרותם. מפת הסלעים מציגה את החגורה ואת סוגי הסלעים ומיקומיהם השונים בחלק הדרומי-מערבי של גרינלנד. ציר הזמן מראה מתי כל סלע פלש לתוך החגורה.

טקטוניקת הלוחות

החגורה יוצרת מורכבות מחקרית עקב תהליכי טקטוניקת הלוחות שהתרחשו באזור. הפחתה היא תהליך שעשוי להסביר את העברת החום בתוך האדמה, תהליך שהיה תהליך חשוב בתחילת קורותיו של כדור הארץ. לחגורה חשיבות ייחודית בכך שהיא מכילה את העדות היחידה על פני כדור הארץ לדפורמציה (אחד ממושגי הגאולוגיה המבנית) שחלה לפני 3.2 מיליון שנה.

טקטוניקה אנכית

לפי רעיון חלופי, תנועת הלוחות כרוכה בתנודות סלעים אנכיות בליתוספירה שנוצרו עקב הבדלי צפיפויות בין סוגי הסלעים השונים שמרכיבים את החגורה.

גילוי מוקדם של החיים

כאמור, גילה של החגורה תוארך לכ-4 מיליארד שנה על ידי תיארוך אורניום-עופרת . עקב גילה הייתה החגורה מזה עשרות שנים מוקד למחקר בחיפוש אחר סימני חיים ראשונים. בשנת 1996 הועלתה ההשערה שאיזוטופ קל של פחמן בשכבות עשירות בפחמן מעיד על פעילות ביולוגית מוקדמת באזור.
באוגוסט 2016 הציג צוות מחקר ראיות לכך שהחגורה מכילה שרידים של סטרומטוליטים - מושבות חיידקים שנוצרו לפני כ-3.7 מיליארד שנים. אלה השרידים הקדומים ביותר הידועים של סטרומטוליטים. קודם לכן אותרו סטרומטוליטים בני 3.4 מיליארד שנה על ידי צוות מחקר במערב אוסטרליה.
מורכבות הסטרומטוליטים שנמצאו בחגורה מעידה על כך שהחיים על פני כדור הארץ התפתחו לפני למעלה מ-4 מיליארד שנים. מסקנה זו נתמכת בחלקה על ידי חוסר היציבות של פני השטח של כדור הארץ לפני 3.7 מיליארד שנים, אשר כללה הפגזה אסטרואידית אינטנסיבית. היווצרות ושימור של מאובנים מתקופה זו מעידים כי החיים התפתחו מוקדם ביותר בהיסטוריה של כדור הארץ.
הועלתה השערה שצורות שעשויות להתפרש כסטרומטוליטים עשויות להיווצר גם דרך תהליכים לא ביולוגיים. עם זאת, אופן הצטברות הממצאים ומקומות הריכוז שלהם מחזקים את ההשערה שמדובר בסטרומטוליטים.