En professor vid University of Wyoming har använt datormodellering för att föreslå att sand och lera som subducerats utanför Kaliforniens kust för cirka 75 miljoner år sedan återvände till jordskorpan genom att stiga upp genom manteln som enorma diapirer, som klumpar i en lavalampa.

Dessa klumpar finns nu på jordens yta, långt in i landet från kusten, på platser inklusive Mojaveöknen och västra Arizona.

"Dessa stenar är inte de vackraste att titta på, men de gick på en extraordinär resa och har en otrolig historia att berätta, " säger Jay Chapman, en biträdande professor vid UW:s institution för geologi och geofysik som fokuserar på tektonik.

Chapman är författare till ett nytt papper, med titeln "Diapirisk relaminering av Orocopia Schist (sydvästra USA) under subduktion med låg vinkel, " som publicerades i augusti numret av tidskriften Geologi .

"Stenarna började sina liv när sediment eroderades från Sierra Nevada-bergen och fördes av floder och bäckar ner till havet, där de hamnade i ett subduktionsdike, liknar dagens Marianas skyttegrav, " säger Chapman. "Då, de bars cirka 20 miles djupt in i jorden av en subducerande oceanisk platta, där sedimenten omvandlades till en sten som kallas skiffer. Det i och för sig är ganska fantastiskt, men det riktigt speciella med dessa stenar är att de inte förblev subducerade, men på något sätt tog sig upp till ytan igen, där du kan gå och stå på dem idag."

Hur de subducerade sedimenten återvände till jordens yta och fördelningen av sedimenten i underytan är några av de frågor Chapman försöker svara på med sin forskning.

"Den rådande teorin är att sedimenten smetades mot och putsades till basen av den nordamerikanska tektoniska plattan, bildar ett arkliknande lager, " säger Chapman. "Men, tätheten av dessa sediment är mycket lägre än stenar i manteln eller lägre skorpa och, under miljontals år, datormodellering förutsäger att sedimenten kommer att flöda och uppåtriktat, som varmt vax i en lavalampa."

Forskningen har implikationer för att förstå subduktionszonens processer och fördelningen av naturresurser.

"Geoforskare runt om i världen arbetar för att förstå vad som ger kontinental skorpa dess unika sammansättning, och subduktion och återinkorporering av sediment är en populär hypotes, " säger Chapman. "Dessutom, många forskare undrar nu om vätskor och grundämnen som frigjorts från de subducerade sedimenten kan ha bidragit till koncentrationen av ekonomiskt viktiga mineraler och metaller."