Evidència d’intrusions màfiques hadeanes al Nuvvuagittuq Greenstone Belt

L’estudi de Sole et al. (2025) se centra en les roques del Nuvvuagittuq Greenstone Belt (NGB) al Canadà, que podrien contenir fragments de l’escorça terrestre més antiga, del període Hadeà (fa més de 4.03 Ga). Els autors analitzen les relacions isotòpiques entre samari i neodimi per estimar quan es van cristal·litzar aquestes roques.

Concretament, utilitzen dos sistemes isotòpics:

1) Sistema de llarga vida: \(^{147}\mathrm{Sm} \rightarrow {}^{143}\mathrm{Nd}\)

Aquesta desintegració permet calcular l’edat mitjançant la relació isotòpica:

\[ \left(\frac{{}^{143}\mathrm{Nd}}{{}^{144}\mathrm{Nd}}\right)_t = \left(\frac{{}^{143}\mathrm{Nd}}{{}^{144}\mathrm{Nd}}\right)_0 + \left(\frac{{}^{147}\mathrm{Sm}}{{}^{144}\mathrm{Nd}}\right) \left(e^{\lambda_{147} t} - 1\right) \]

Aquesta equació expressa que la relació actual \(\left({}^{143}\mathrm{Nd}/{}^{144}\mathrm{Nd}\right)_t\) és la suma de la relació inicial \(\left({}^{143}\mathrm{Nd}/{}^{144}\mathrm{Nd}\right)_0\) i un terme que depèn de la concentració original de \(^{147}\mathrm{Sm}\) i del temps transcorregut \(t\) (des de la formació fins al present), amb la constant de desintegració \(\lambda_{147} = 6.54 \times 10^{-12} \text{ any}^{-1}\).

2) Sistema de curta vida: \(^{146}\mathrm{Sm} \rightarrow {}^{142}\mathrm{Nd}\)

Aquest sistema és útil per detectar esdeveniments diferenciadors ocorreguts en els primers 500 milions d’anys de la Terra, ja que \(^{146}\mathrm{Sm}\) té una vida mitjana curta (~68 Ma), i la seva desintegració produeix un excés de \(^{142}\mathrm{Nd}\) que permet reconstruir els primers processos de formació de l’escorça.

Dibuix de la corba isocrònica

Corba idealitzada que mostra l'increment exponencial de la relació \(\left({}^{143}\mathrm{Nd}/{}^{144}\mathrm{Nd}\right)\) amb el temps des de la formació de l’escorça fins al present.

Resultats obtinguts

Les mesures donen edats de:

\[ t_{147\mathrm{Sm}-143\mathrm{Nd}} = 4157 \pm 174 \text{ Ma} \]

i

\[ t_{146\mathrm{Sm}-142\mathrm{Nd}} \approx 4200 \text{ Ma} \]

La bona concordança reforça la hipòtesi que part de l’escorça hadeana està preservada al NGB. Aquesta troballa és rellevant perquè demostra que, malgrat la tendència a reciclar l’escorça antiga, encara poden existir fragments gairebé intactes de la primera escorça terrestre.

Mètode de detecció isotòpica

El mètode es basa en:

• Extracció de minerals rics en neodimi i samari, com piroxens o plagiòclasi.
• Digestió àcida dels minerals per obtenir una solució dels elements.
• Separació química mitjançant columnes d’intercanvi iònic per purificar Sm i Nd.
• Mesura de les relacions isotòpiques amb espectrometria de masses de plasma amb font inductiva (MC-ICP-MS) o espectrometria de masses de terme iònic (TIMS), que permet distingir variacions molt petites en les relacions isotòpiques.
• Modelatge isocrònic amb les relacions \({}^{147}\mathrm{Sm}/{}^{144}\mathrm{Nd}\) i \({}^{143}\mathrm{Nd}/{}^{144}\mathrm{Nd}\), per ajustar les dades a la corba i estimar l’edat.

Aquesta metodologia és altament precisa i permet datar processos que van ocórrer fa més de 4.000 milions d’anys.

Referència (APA 7)

Sole, C., O’Neil, J., & Plakholm, J., et al. (2025). Evidence for Hadean mafic intrusions in the Nuvvuagittuq Greenstone Belt, Canada. Science, 388(6754), 1431–1435. https://doi.org/10.1126/science.ads8461