Questo lavoro esamina la distribuzione globale delle composizioni delle rocce ignee arcaiche e moderne, senza affidarsi a preconcetti sul legame tra composizioni delle rocce e siti tettonici (in contrasto con i diagrammi “geotettonici”). Piuttosto, i modelli geochimici arcaici e moderni sono interpretati e confrontati in termini di condizioni di origine e di fusione.

Le rocce mafiche della Terra moderna mostrano una chiara separazione chimica tra le rocce ad arco e quelle non ad arco. Questo indica la differenza di primo ordine tra la fusione del mantello umido (arco) e secco (dorsali medio-oceaniche e hotspot). Le fusioni secche sono ulteriormente separate in fonti impoverite (MORB) e arricchite (OIB). Questo triplice modello è una chiara immagine del sistema dorsale/subduzione/plume che domina la tettonica moderna. Al contrario, le rocce arcaiche mafiche e ultramafiche sono raggruppate in una posizione intermedia, tra i tre principali tipi moderni. Questo suggerisce che il mantello arcaico aveva meno quantità di porzioni chiaramente impoverite o arricchite; che le vere subduzioni erano rare; e che la distinzione tra altipiani oceanici e dorsali potrebbe essere stata meno significativa.

Le rocce granitiche moderne appartengono principalmente a due gruppi: granitoidi legati all’arco, petrologicamente connessi ai basalti d’arco; e granitoidi da collisione, connessi a fonti felsiche. Al contrario, il record arcaico è dominato dalla suite TTG che deriva da una fonte mafica ricca di alcali (cioè un basalto alterato). La diversità geochimica della suite TTG indica una grande gamma di profondità di fusione, da circa 5 a > 20 kbar. Questo rivela l’assenza di grandi accumuli sedimentari, ancora una volta la scarsità di situazioni di arco moderno, e l’importanza giocata dalla rielaborazione di un guscio basaltico precedente, in una serie di impostazioni (compresi alcuni meccanismi di proto-subduzione). Ciononostante, i granitoidi in ogni singola regione mostrano una progressiva transizione verso associazioni più moderne di graniti ad arco e peraluminosi.

Collettivamente, l’evidenza geochimica suggerisce una Terra arcaica con sistemi tettonici un po’ diversi. In particolare, la familiare distinzione tra collisione, archi, dorsali e punti caldi sembra sfumare nell’Archeano. Piuttosto, il modello geochimico su larga scala rivela una crosta basaltica di lunga durata, alterata e periodicamente riemersa. Questa protocrosta viene rielaborata, attraverso una serie di processi che si verificano a varie profondità e che corrispondono a una progressiva stabilizzazione dei sistemi di sepoltura e all’istituzione di vere e proprie subduzioni. È improbabile che si sia verificato un inizio puntuale della tettonica a placche globale, ma piuttosto episodi a breve termine di proto-subduzione nel tardo Archeano si sono evoluti nel tempo in uno stile di tettonica a placche più stabile a lungo termine, man mano che la temperatura del mantello decadeva.