• Home
  • Kemi
  • Astronomien
  • Energi
  • Naturen
  • Biologi
  • Fysik
  • Elektronik
  •  science >> Vetenskap >  >> Naturen
    Kimberliter:De enda vulkaniska fyndigheterna vi vet har kommit från jordens djupa mantel

    Subduktion tvingade ner den yngre havskorpan under superkontinenten Pangea för miljontals år sedan. Kredit:University of Melbourne

    Vår planet bildades för omkring 4,54 miljarder år sedan men få antydningar om denna forntida värld återstår - bara en liten klippa i nordvästra Kanada som går 4,03 miljarder år tillbaka och små kristaller av mineralet zirkon från västra Australien som är cirka 4,3 miljarder år gamla.

    Den stora majoriteten av den tunna skorpa som vi lever på är betydligt yngre; denna brist på bevarat äldre material är en följd av vår dynamiska planet.

    Tektoniska plåtars ständiga störningar bildar och förstör stenar, medan den hydrologiska cykelns verkan - regn, floder, glaciärer, hav - tenderar att urholka och omfördela sina beståndsdelar.

    Under många decennier har dock, forskare har antagit att det finns områden djupt i jordens inre som innehåller material orört sedan planeten bildades.

    Dessa områden av urmaterial är rester från den gamla händelsen som såg separationen av vår planets kärna från silikatkomponenten som utgör det mesta av jordskorpan och manteln.

    Nu, ny forskning vid University of Melbourne kastar lite ljus på detta pussel med hjälp av kimberliter - en magmatisk sten.

    Dessa ovanliga magmar är den främsta källan till en av våra mest värdefulla varor - diamanter. De är de enda vulkaniska fyndigheterna vi vet har kommit från jordens djupa mantel och de ger en fascinerande inblick i vår planets bildning.

    Trots våra bästa ansträngningar, hypoteser om vad som ligger djupt i jordens inre har i stort sett varit otestade.

    Vi kan skapa bilder av vår planets inre med hjälp av geofysiska tekniker som involverar seismisk vågöverföring, men det är en mycket svårare uppgift att bestämma sammansättningen av den djupa jorden.

    Prover presenteras sällan för analys, och vi har inte tekniken för att borra i jordens mantel för att hitta detta material vid källan.

    Det djupaste hålet som någonsin borrats, Kola Superdeep Borehole i nordvästra Ryssland, når drygt 12 kilometer på djupet.

    Även om det kan låta djupt, det är knappt en tredjedel av vägen genom skorpan i den regionen. Faktiskt, vi skulle behöva gräva mer än 500 kilometer längre in i den underliggande manteln för att ha någon chans att hitta urmaterial.

    Många av våra idéer om sammansättningen av jordens inre kommer faktiskt från meteoriter.

    Små inneslutningar i diamanter, som den här granaten, är bevis på att de bildades djupt i manteln. Upphovsman:Anetta Banas/University of Alberta

    Vi tror att de härrör från katastrofala kollisioner som släppte material från djupt inom tidiga solsystemplaneter som bildades på ett liknande sätt som jorden.

    Dock, det finns sällsynta utbrott som leder till ytmaterialet djupt i jorden, som kimberliter.

    Kimberlitutbrott har aldrig bevittnats, eftersom de flesta kimberliter bildades för miljontals till miljarder år sedan.

    Men vi vet från deras texturer och flyktiga rika natur att dessa utbrott måste ha varit extremt våldsamma, färdas genom jordens mantel med extrem hastighet och provtagning av deras omgivning när de gick.

    En liten andel av diamanterna har små inneslutningar av andra mineraler som bara är stabila vid stora tryck, ger tydliga bevis på att deras bildning sker på upp till 800 kilometer djup.

    I vår studie med University of Melbourne forskare professor David Phillips och Dr Andrea Giuliani och Roland Maas, Professor Graham Pearson från University of Alberta, och Dr Geoff Nowell från Durham University, vi mätte sammansättningen av kimberliter som utbröt under en 2,5 miljarder års period av jordens historia; samla in data och prover från tretton kimberlitfält globalt, som sträcker sig över alla kontinenter utom Antarktis.

    Använda känsliga radioisotopspårare, vi kan kartlägga utvecklingen av deras mantelkällor genom tiden.

    Våra resultat visar att för ungefär 200 miljoner år sedan, alla kimberliter som utbröt på jorden kom troligen från en enda urreservoar, bildades strax efter att jordens kärna bildades.

    Sedan, för cirka 200 miljoner år sedan, denna reservoar verkar ha störts.

    Detta berodde möjligen på en omfattande subduktionszon som etablerades längs marginalerna på superkontinenten Pangea - den enda kontinent som föregick de sju kontinenter som vi nu har.

    Här, kollision mellan tektoniska plattor tvingade den yngre havskorpan ner under superkontinenten och tillbaka in i jordens djupare mantel. Detta material kan ha resulterat i kontaminering av urreservoaren.

    Dessa observationer ger vårt bästa bevis än för existensen av en tidig urreservoar inom jordens mantel - ett ämne för intensiv spekulation under de senaste fyra decennierna.

    Och denna stora händelse för cirka 200 miljoner år sedan kan mycket väl ha representerat en betydande vändpunkt i jordens geokemiska utveckling.


    © Vetenskap https://sv.scienceaq.com