A Föld legrégebbi keltezésű kőzeteit többféle típusba sorolhatjuk, és ezek mind más-más módon adnak információt bolygónk korai történetéről. Fontos megkülönböztetni egyrészt a Holdról származó mintákat, másrészt azokat a mikrorészecskéket (pl. cirkonokat), illetve a megőrződött ősi kőzettesteket, amelyek ma a felszínen vagy a kéregben megtalálhatók. Ezek a leletek együtt segítenek megérteni a Föld differenciálódását, a kérgesedés kezdetét és a korai környezeti viszonyokat.

1. Holdi minták

Vannak a Holdról előkerült korai kőzetek. Ez azért lényeges, mert a Hold egykor a Föld része volt: lásd az óriásbecsapódás-hipotézist. Az Apollo 16 során hozták vissza a 67215-ös holdi mintát, amelyet 4,46 milliárd évesre datáltak. A 67215-ös holdminta a Föld legrégebbi ismert kőzeteinek egyikének tekinthető, annak ellenére, hogy fizikailag a Holdról származik: mivel a Hold valószínűleg a korai Földdarabból keletkezett, a holdi minták közvetett információt adnak a Föld-formálódás kezdeti fázisairól. A kormeghatározások radiometrikus módszerekkel (például U–Pb, Pb–Pb vagy Ar–Ar) történnek, és a holdi minták rendkívül fontosak a korai Naprendszer eseményeinek kronológiájához.

2. Jack Hills cirkonok — a legrégebbi földi eredetű anyag

A legrégebbi földi eredetű anyag, amelyet kelteztek, egy cirkon ásvány a nyugat-ausztráliai Jack Hills lelőhelyéről: ennek az egyes cirkonkorongnak az életkora 4,404 ± 0,008 milliárd év. Fontos megkülönböztetni, hogy ezek a cirkonok detritális szemcsék — eredetileg más kőzetekből származtak, majd üledékes kőzetekbe kerültek és később metamorfizálódtak — ezért maga a kőzet, amelyben megtalálták őket, fiatalabb lehet, de a cirkonok kristályosodási kora megőrizte eredeti kialakulásuk idejét.

A cirkonok különösen értékesek, mert nagyon ellenállóak a geokémiai átalakulásokkal szemben, és belső izotóparányuk (U–Pb rendszer) pontos kormeghatározást tesz lehetővé. Emellett a Jack Hills cirkonok oxigén- és hafniumizotópos vizsgálatai szerint már nagyon korán, a Hádéen időszakban is létezhetett stabil, vízzel érintkező felszín (folyékony víz jelenlétére utaló magasabb δ18O értékek) és részben kialakult kéreg, ami fontos következtetésekhez vezet a korai Föld klímájáról és geodinamikájáról. A legrégebbi következetesen datált cirkonok populációja inkább a 4,35 milliárd év körüli korosztályhoz közelít.

3. Acasta-gnéisz — ősi földtani test

A Föld legrégebbi kőzetformációja az kanadai pajzsban, a kanadai Északnyugati Területeken található Acasta gneisz lehet. Ez az ősi kőzettest archaikus vulkáni és gneisz magokból áll, és a felszínre a jégmozgások és erózió hatására került. A kutatások során ezeket a kőzeteket is elsősorban a bennük található cirkonok U–Pb izotóparányainak mérésével keltezték: az Acasta-gnéisz legidősebb részei közel 4,03 milliárd évesnek adódnak (a különböző vizsgálatok 4,0–3,6 Ga közötti értékeket is találnak a komplex különböző egységeire).

Az Acasta gneisz jelentősége abban rejlik, hogy ez egy olyan, fizikailag fennmaradt kéregdarab, amely közvetlen bizonyítékul szolgál a korai földi kéregösszetételre és a tektonikai folyamatok kezdetére. A kőzetek jellege (pl. tonalitikus összetételű gneiszek) arra utal, hogy már a nagyon korai időkben is léteztek kontinentális jellegű kéregdarabok és magmás folyamatok, amelyek hosszabb távon megőrizték magukat.

További megjegyzések és bizonytalanságok

  • Míg a holdi minták nagyon korai eseményekre adnak rávezetést, közvetlenül nem földi eredetűek, így értelmezésükben figyelembe kell venni a Hold saját geológiai történetét is.
  • A cirkonok kormeghatározása nagyon pontos, de mivel detritális szemcsék, önmagukban nem feltétlenül jelzik a helyi kőzettest korát — viszont közvetlen bizonyítékot adnak a korai kéregképződés és felszíni viszonyok létezésére.
  • A legrégebbi megőrződött kőzettestek (pl. Acasta, Isua/Grönland, Nuvvuagittuq) életkora és keletkezéstörténete gyakran vitatott, mert a későbbi metamorfózis és átalakulás megnehezíti az eredeti eredet pontos rekonstruálását.

Összefoglalva: a Föld legidősebb nyomai több forrásból származnak — a Holdon található minták közvetetten, a Jack Hills cirkonok közvetlenül, az Acasta gneisz pedig mint megőrződött kőzettest fontos információkat hordoznak a korai Föld fejlődéséről. Ezek együtt segítenek felrajzolni a Föld kéregének kialakulását, a korai magas hőmérsékletű és esetenként folyékony vízzel rendelkező környezeteket, továbbá a bolygó geodinamikai és geokémiai fejlődését.