Återvunna mineraler som har sitt ursprung i den djupa manteln kan ge forskare en sällsynt inblick i de dynamiska processer som sker djupt inne på jorden och i historien om planetens mantellager. Ett team ledd av Yingwei Fei, en experimentell petrolog från Carnegie, och Cheng Xu, en fältgeolog från Peking University, har upptäckt att ett sällsynt prov av mineralet majorite har sitt ursprung minst 235 miles under jordens yta. Deras resultat publiceras av Vetenskapens framsteg .

Majorit är en typ av granat som endast bildas på djup större än 100 miles. Fascinerande nog, det majoritetsprov som Feis team hittade i norra Kina var inneslutet i en vanlig granat – som mineralogiska häckande dockor. Det togs upp till ytan som en eklogitxenolit i norra Kinas kraton, ett av de äldsta kratoniska blocken i världen. Vad mer, majoriteten var rik på järn, en oxiderad form av järn, vilket är högst ovanligt för mineralet.

Alla dessa ovanliga faktorer fick teamet att undersöka majoritetens ursprung.

De använde flera olika typer av analytiska tekniker för att bestämma kemin och strukturella egenskaper hos denna majoritet som bildades djupt inne i jorden. För att bestämma det exakta djupet av dess ursprung, Carnegies postdoc Renbiao Tao genomförde högtrycksexperiment som efterliknade bildningsförhållandena för naturlig majorit. Teamet pekade ut sitt ursprung till ett djup av nästan 250 miles (400 kilometer), i botten av den mjuka delen av den övre manteln, kallas astenosfären, som driver plattektoniken.

Det är extremt ovanligt att en högtrycksmajorit skulle kunna överleva transporter från ett sådant djup. Att lägga till de märkliga omständigheterna är det faktum att den senare omslöts av en granat som bildades på ett mycket grundare djup av cirka 125 miles (200 kilometer). Provet av häckande docka krävde två separata geologiska händelser för att förklara, och dessa händelser skapade en tidskapsel som forskarna kunde använda för att bättre förstå jordens djupa historia.

"Denna tvåstegsbildningsprocess ger oss viktiga ledtrådar om mantelns evolutionära skede vid den tidpunkt då majoriteten först bildades, "Fei förklarade.

Provets plats och ursprungsdjup indikerar att det är en relik från slutet av en era av superkontinentsammansättning som ägde rum för cirka 1,8 miljarder år sedan. Kallas Columbia, superkontinentens bildande byggde bergskedjor som består idag.

"Mer forskning behövs för att förstå hur majoriteten blev så oxiderad, eller rik på järn, och vad denna information kan berätta om mantelkemi. Vi åker tillbaka till platsen i sommar för att gräva djupare diken och hoppas hitta färska stenar som innehåller fler ledtrådar till den djupa manteln, " tillade Fei.