Fra Jordens dybe kappe, forskere finder en ny måde, hvorpå vulkaner dannes

Langt under Bermudas lyserøde sandstrande og turkise tidevand, geoforskere har opdaget det første direkte bevis for, at materiale fra dybt inde i Jordens kappeovergangszone - et lag, der er rigt på vand, krystaller og smeltet sten - kan perkolere til overfladen for at danne vulkaner.

Forskere har længe vidst, at vulkaner dannes, når tektoniske plader (rejser oven på jordens kappe) konvergerer, eller som et resultat af kappe-fjer, der stiger fra kernen-kappe-grænsen for at lave hotspots ved jordskorpen. Men at indhente beviser for, at materiale, der kommer fra kappeens overgangszone-mellem 440-660 km (250-400 miles) under vores planets skorpe-kan få vulkaner til at danne, er nyt for geologer.

"Vi fandt en ny måde at lave vulkaner på. Dette er første gang, vi fandt en klar indikation fra overgangszonen dybt i Jordens kappe, at vulkaner kan dannes på denne måde, "sagde seniorforfatter Esteban Gazel, lektor i Institut for Jord- og Atmosfæriske Videnskaber ved Cornell University. Forskningen offentliggjort i Natur .

"Vi forventede, at vores data skulle vise, at vulkanen var en kappe -fjerdannelse - en opstigning fra den dybere kappe - ligesom den er på Hawaii, "Sagde Gazel. Men for 30 millioner år siden, en forstyrrelse i overgangszonen forårsagede, at en opstandning af magmateriale steg til overfladen, danner en nu sovende vulkan under Atlanterhavet og derefter danner Bermuda.

Ved hjælp af en 2, 600 fod (over 700 meter) kerneprøve-boret i 1972, har til huse på Dalhousie University, Nova Scotia-medforfatter Sarah Mazza fra universitetet i Münster, i Tyskland, vurderet tværsnittet for isotoper, sporstoffer, tegn på vandindhold og andet flygtigt materiale. Vurderingen gav en geologisk, vulkansk historie i Bermuda.

"Jeg mistænkte først, at Bermudas vulkanske fortid var speciel, da jeg prøvede kernen og lagde mærke til de forskellige teksturer og mineralogi, der er bevaret i de forskellige lavastrømme, "Sagde Mazza." Vi bekræftede hurtigt ekstreme berigelser af sporelementsammensætninger. Det var spændende at gennemgå vores første resultater ... Bermudas mysterier begyndte at udfolde sig. "

Fra kerneprøverne, gruppen registrerede geokemiske signaturer fra overgangszonen, som omfattede større mængder vand indkapslet i krystallerne end der blev fundet i subduktionszoner. Vand i subduktionszoner genbruges tilbage til Jordens overflade. Der er nok vand i overgangszonen til at danne mindst tre oceaner, ifølge Gazel, men det er vandet, der hjælper sten til at smelte i overgangszonen.

Geoforskerne udviklede numeriske modeller med Robert Moucha, lektor i jordvidenskab ved Syracuse University, at opdage en forstyrrelse i overgangszonen, der sandsynligvis tvang materiale fra dette dybe kappelag til at smelte og perkolere til overfladen, Sagde Gazel.

På trods af mere end 50 års isotopmålinger i oceaniske lavaer, de særegne og ekstreme isotoper målt i Bermuda -lavakernen var ikke blevet observeret før. Endnu, disse ekstreme isotopiske sammensætninger tillod forskerne at identificere den unikke kilde til lavaen.

"Hvis vi begynder at se mere omhyggeligt, Jeg tror, ​​vi kommer til at finde disse geokemiske signaturer flere steder, "sagde medforfatter Michael Bizimis, lektor ved University of South Carolina.

Gazel forklarede, at denne forskning giver en ny forbindelse mellem overgangszonelaget og vulkaner på jordens overflade. "Med dette arbejde kan vi demonstrere, at Jordens overgangszone er et ekstremt kemisk reservoir, "sagde Gazel." Vi er nu lige nu begyndt at erkende dens betydning med hensyn til global geodynamik og endda vulkanisme. "

Said Gazel:"Vores næste trin er at undersøge flere steder for at bestemme forskellen mellem geologiske processer, der kan resultere i vulkaner inden for pladen og bestemme rollen som kappeens overgangszone i udviklingen af ​​vores planet."