Ny forskning från Curtin University om hur stenar smälter i jordens mantelskikt har avslöjat nya egenskaper hos nyckelkristallspineln, tyder på tidigare studier som använde den för att studera mantelsmältning och tektonik kan behöva ses över.

Publicerad av Naturkommunikation , forskningen som leds av Curtin Ph.D. studenten Hamed Gamal El Dien, från Earth Dynamics Research Group i Curtins School of Earth and Planetary Sciences, visat att kristallspineln, vanligt förekommande av forskare för att definiera smältprocesser i manteln, kan modifieras på sätt som inte tidigare varit kända, vilket resulterar i behovet av att tidigare geologisk forskning inom detta område omvärderas.

"Även om dessa resultat ifrågasätter många tidigare forskningsresultat, de erbjuder också många framtida applikationer, öppna dörren för en ny vetenskaplig trend för att studera den djupa mantelens utveckling genom jordens historia, Sa Herr Gamal El Dien.

Jordens mantel är det mellersta lagret på vår planet, och är också den största, är cirka 2900 kilometer tjock och utgör cirka 84 procent av jordens volym. Forskare tror att detta lager bildades under de tidigaste stadierna av planetdifferentiering, när tätare metaller som järn och nickel sjönk för att bilda jordens kärna, och lättare material steg mot jordens yta för att skapa skorpan, lämnar efter oss det vi kallar manteln.

"Manteln håller många av hemligheterna om hur jorden har utvecklats under de senaste fyra miljarder åren, inklusive det som driver platttektonik som vi känner den. Men vi behöver 'budbärare från djupet' för att vi ska kunna utnyttja dessa hemligheter, och spinel gör just det, Sa Herr Gamal El Dien.

"Spinel är en vanligt förekommande kristall i mantelbergets peridotit, och till skillnad från andra vanliga bergbildande mineraler, man trodde att det var mycket motståndskraftigt mot kemiska förändringar under de olika geologiska processerna och händelserna som kan påverka mantelstenar efter att de först kristalliserats. På grund av denna tro, spinel har använts som en typ av riktmärke eller 'budbärare från det förflutna' vid utvärdering av geologiska händelser som händer i mantelskiktet, eftersom man trodde att den perfekt bevarade sin ursprungliga kemiska sammansättning.

"Tvärtom, vår forskning har avslöjat att spinel kan vara, och det mesta har varit, påverkade, genom geologiska processer efter att det bildats, inklusive förändringar av temperatur och tryck under komplexa metamorfa processer, som kan påverka tidigare forskningsresultat. "

Forskningsförfattare och projektledare John Curtin Distinguished Professor och australiensiska pristagare Zheng-Xiang Li, även från Curtins School of Earth and Planetary Sciences, sa att deras nya fynd föreslog att forskare måste omvärdera sammansättningen av spinel, noterar särskilt potentiella sammansättningsförändringar inom mineralet som kan ha inträffat under jordens geologiska historia.

"Tidigare vetenskapliga fynd och teorier antog homogeniteten och primära sammansättningen av spinel, men vår forskning utmanar dessa antaganden, "Sade professor Li.

"Spännande, nu när vi vet detta, vi kan använda spinelsammansättning som ett spårämne för att upptäcka nya, tidigare olåsta hemligheter från jordens mantel, så att vi kan upptäcka ännu mer om vår planet.

"Till exempel, vårt arbete visade att spinel är ett bra bärarmineral för flytande rörliga element och flyktiga ämnen, och har förmågan att bära sådana vätskor och flyktiga ämnen tillbaka till den djupa manteln, till exempel vad som händer under oceaniska plattans subduktionsprocesser där gamla djuphavsbotten "sugs tillbaka" till jordens mantel.

"Väsentligen, våra fynd har potential att leda till utvecklingen av ett nytt sätt att dechiffrera kemisk återvinning av djup mantel genom analys av de icke-traditionella isotoperna, såsom litium, zink, titan och nickel, närvarande i spinel. "

Forskare använde nanoskala Geoscience Atom Probe vid Curtin Universitys John de Laeter Research Center för att slutföra sin undersökning av spinels kemiska heterogenitet.