MARC

 008250123s2024        us                              c    eng  d
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■020    ▼a9798382783055
■035    ▼a(MiAaPQ)AAI31293040
■040    ▼aMiAaPQ▼cMiAaPQ
■0820  ▼a550
■1001  ▼aBrenner,  Alec.▼0(orcid)0000-0003-4739-7757
■24510▼aPaleomagnetic  Records  of  a  Mobile  Lithosphere  and  Dipolar  Geodynamo  by  the  Paleoarchean
■260    ▼a[Sl]▼bHarvard  University▼c2024
■260  1▼aAnn  Arbor▼bProQuest  Dissertations  &  Theses▼c2024
■300    ▼a179  p
■500    ▼aSource:  Dissertations  Abstracts  International,  Volume:  85-12,  Section:  B.
■500    ▼aAdvisor:  Fu,  Roger.
■5021  ▼aThesis  (Ph.D.)--Harvard  University,  2024.
■520    ▼aPlate  tectonics  dominate  the  geodynamics  of  the  modern  Earth's  surface,  segmenting  the  surface  into  mobile  plates  whose  differential  motions  are  responsible  for  the  physiography  of  our  planet  and  for  constructing  the  lithosphere.  Likewise,  thermochemical  convection  of  Earth's  core  produces  the  geodynamo,  a  strong,  relatively  stable  dipolar  magnetic  field  that  envelops  the  planet  and  dictates  many  interactions  of  the  upper  atmosphere  with  space.  Paleomagnetism  represents  the  most  important  quantitative  archive  of  these  processes  in  deep  geologic  time.  By  measuring  the  ancient  local  magnetic  field  direction  and  intensity  preserved  by  ferrimagnetic  mineral  phases  in  rocks,  paleomagnetism  can  track  lithospheric  blocks  as  tectonic  motions  carry  them  through  Earth's  magnetic  field,  and  directly  record  geodynamo  processes  such  as  reversals.However,  evidence  of  these  phenomena  becomes  sparse  the  further  back  in  geologic  time  one  looks,  given  the  paucity  of  the  early  rock  record.  Very  few  paleomagnetic  data  exist  for  the  Archean  and  Hadean  Eons  in  particular  (2.5  billion  years  ago  or  Ga),  rocks  from  which  represent  a  mere  5%  of  Earth's  present-day  surface.  Further  complicating  the  scarcity  of  the  early  paleomagnetic  record,  the  most  ancient  rocks  have  experienced  complex  histories  of  billions  of  years  of  alteration,  metamorphism,  and  weathering  that  can  overprint  magnetizations.Yet,  Earth's  early  history  is  exactly  where  constraints  on  geodynamics  are  most  needed.  Geochemical,  petrological,  field,  and  modeling  studies  have  suggested  -  and  not  without  vigorous  ongoing  debate  -  that  the  early  Earth  may  have  experienced  a  different  geodynamic  regime.  For  instance,  Earth's  geodynamics  could  have  resembled  those  of  most  other  terrestrial  planets,  with  a  so-called  "stagnant-lid"  in  which  the  lithosphere  was  not  segmented  into  plates  and  experienced  limited  or  no  horizontal  motion.  This  would  have  profound  effects  on  local  geologic  processes  and  Earth's  global  thermal  evolution.  And  in  Earth's  core,  the  probable  lack  of  an  inner  core  this  far  back  in  time  has  led  to  competing  proposals  for  how  to  power  the  early  geodynamo,  including  exotic  dynamos  hosted  by  a  basal  magma  ocean.Thus,  despite  the  Archean  and  Hadean  seeing  the  emergence  and  earliest  evolution  of  life,  few  constraints  have  been  made  to-date  on  the  early  Earth's  underlying  geodynamics.  This  dissertation  aims  to  develop  new  constraints  on  geodynamic  processes  and  their  rates  on  the  early  Earth.  This  is  based  on  paleomagnetic  measurements  of  mafic  volcanic  rocks  dating  to  the  late  Paleo-  to  early  Mesoarchean  (~3.3-3.2  Ga)  from  the  Pilbara  Craton,  Western  Australia.In  Chapter  2,  I  present  new  paleomagnetic  data  from  the  ~3.18  Ga  Honeyeater  Basalt.  Comparison  with  an  existing  paleomagnetic  pole  from  the  ~3.34  Ga  Euro  Basalt  demonstrated  the  earliest  resolvable  horizontal  motion  of  the  lithosphere,  in  which  the  East  Pilbara  Craton  moved  in  latitude  by  ≥2.5  cm/yr  over  a  160  million-year  (Myr)  interval,  compatible  with  plate  tectonics.Chapter  3  presents  further  paleomagnetic  data  from  the  ~3.25  Ga  Kunagunarrina  Formation.  Coupled  with  the  poles  measured  and  discussed  in  Chapter  2,  this  result  enabled  the  oldest  time-resolved  lithospheric  motion  reconstruction,  revealing  that  the  East  Pilbara  Craton  experienced  95  Myr  of  latitudinal  motion  at  6.1  cm/yr  followed  by  65  Myr  of  rotation  at  0.55°/Myr.  The  rates,  durations,  and  time-variability  of  these  motions  are  all  compatible  with  plate  tectonic  motions,  yet  are  incompatible  with  the  limited  motions  that  are  possible  in  a  stagnant-lid.  Further,  this  dataset  included  a  symmetric  3.25  Ga  geomagnetic  reversal,  the  oldest  ever  documented,  the  geometry  of  which  requires  that  the  geodynamo  was  dominantly  dipolar  and  generated  in  the  core.Finally,  Chapter  4  details  how  the  magnetizations  preserved  in  the  Kunagunarrina  Formation  originated  via  hydrothermal  alteration  of  the  formation  following  its  eruption  onto  the  seafloor.  Using  a  uniquely-detailed  combination  of  petrographic  observations,  magnetic  microscopy,  and  geochronology,  I  link  the  magnetization-hosting  phases  to  iron-mobilizing  reactions  within  a  set  of  well-documented  volcanic-hosted  massive  sulfide  hydrothermal  systems  in  the  region.  This  demonstrates  the  promise  of  hydrothermal  systems  as  potential  targets  for  future  paleomagnetic  work  in  Archean  rocks.Taken  together,  these  studies  paint  a  fuller  picture  of  geodynamics  on  Earth  when  it  was  about  1.3  billion  years  old.  The  evidence  developed  herein  portrays  a  geodynamically-mature  early  Earth,  with  a  tectonically-mobile  lithosphere  and  a  stable  core-generated  dynamo.  While  these  are  not  necessarily  indications  of  truly  "modern"  geodynamic  processes  sensu  stricto,  they  nevertheless  are  consistent  with  a  uniformitarian  interpretation  of  the  rock  record.  Finally,  this  work  demonstrates  the  most  detailed  understanding  yet  of  how  many  Archean  rocks  acquired  magnetizations,  paving  the  way  for  future  paleomagnetic  studies  of  the  early  Earth  and  of  complexly-altered  rocks  in  general.
■590    ▼aSchool  code:  0084.
■650  4▼aGeophysics
■650  4▼aPlate  tectonics
■650  4▼aGeology
■650  4▼aEnvironmental  science
■653    ▼aEarth's  surface
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■653    ▼aMagnetic  microscopy
■690    ▼a0373
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■690    ▼a0372
■690    ▼a0467
■690    ▼a0768
■71020▼aHarvard  University▼bEarth  and  Planetary  Sciences.
■7730  ▼tDissertations  Abstracts  International▼g85-12B.
■790    ▼a0084
■791    ▼aPh.D.
■792    ▼a2024
■793    ▼aEnglish
■85640▼uhttp://www.riss.kr/pdu/ddodLink.do?id=T17161560▼nKERIS▼z이  자료의  원문은  한국교육학술정보원에서  제공합니다.

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