Hvordan Jordens kappe er som et Jackson Pollock -maleri

I utallige folkeskolebøger i grundskolen, Jordens kappe er en gul-til-orange gradient, et nebuløst defineret lag mellem skorpen og kernen.

Til geologer, kappen er så meget mere end det. Det er en region, der bor et sted mellem skorpeens kulde og kernens lyse varme. Det er her, havbunden er født, og hvor tektoniske plader dør.

Et nyt papir offentliggjort i dag i Naturgeovidenskab tegner et endnu mere indviklet billede af kappen som en geokemisk mangfoldig mosaik, langt anderledes end de relativt ensartede lavaer, der til sidst når overfladen. Endnu vigtigere, en kopi af denne mosaik er skjult dybt i skorpen. Undersøgelsen ledes af Sarah Lambart, adjunkt i geologi ved University of Utah, og er finansieret af Den Europæiske Unions forsknings- og innovationsprogram Horizon 2020 og National Science Foundation.

"Hvis du ser på et maleri fra Jackson Pollock, du har mange forskellige farver, "Lambart siger." Disse farver repræsenterer forskellige kappe -komponenter, og linjerne er magmer, der produceres af disse komponenter og transporteres til overfladen. Du ser på den gule linje, det kommer ikke til at blande meget med det røde eller sorte. "

Primitive mineraler

Vores bedste adgang til kappen kommer i form af lava, der bryder ud ved midterhavet. Disse kamme er midt på havbunden og genererer ny havskorpe. Prøver af denne lava viser, at det er kemisk mest det samme overalt på planeten.

Men det er i modstrid med det, der sker i den anden ende af skorpeens livscyklus. Gammel havskorpe spreder sig væk fra midterhavets kamme, indtil den skubbes under et kontinent og synker tilbage i kappen. Hvad der sker efter det er lidt uklart, men hvis både kappen og den gamle skorpe smelter, der burde være en vis variation i magmas kemiske sammensætning.

Så Lambart og hendes kolleger fra Wales og Holland, søgte at opdage, hvordan kappen ser ud, før den stiger som lava ved en midterhavsryg. De undersøgte kerner, boret gennem havskorpen, at se på kumulerede mineraler:de første mineraler, der krystalliserede, når magmaerne kom ind i skorpen.

"Vi kiggede på den mest primitive del af disse mineraler, "Lambart siger, tilføjede, at når de først fandt de primitive mineraler, analyserede de kun den kemiske sammensætning fra de aller tidligste mineraler til dannelse. "Hvis du ikke rent faktisk ser på den mest primitive del, kan du miste signalet om denne første smeltning, der er blevet leveret til skorpen. Det er originaliteten af ​​vores arbejde."

De analyserede prøverne centimeter for centimeter for at se på variationer i isotoper af neodym og strontium, som kan indikere forskellige kemikalier af kappemateriale, der kommer fra forskellige bergarter. "Hvis du har isotopvariation i dine kumulater, det betyder, at du også skal have isotopisk variation i kappen, "Siger Lambart.

Når blenderen tænder

Det er præcis, hvad teamet fandt. Mængden af ​​isotopvariabilitet i kumulaterne var syv gange større end mængden i lavhavet i midterhavet. Det betyder, at kappen langt fra er godt blandet, og at denne variabilitet bevares i kumulaterne.

Den sandsynlige årsag, Lambart siger, er, at forskellige sten smelter ved forskellige temperaturer. Den første sten, der smeltede, for eksempel den gamle skorpe, kan skabe kanaler, der kan transportere magma op til skorpen. Smeltning af en anden stenart kan gøre det samme. Slutresultatet er flere netværk af kanaler, der konvergerer mod midterhavets højderyg, men ikke blandes-lytter tilbage til malingens striber på et Jackson Pollock-maleri.

For at forstå, hvad dette fund betyder for geologi, billede en smoothie. Nej - gå længere tilbage end det og forestil dig blenderkaraffen fuld af frugt, is, mælk og andre ingredienser. Det er ligesom kappen - diskrete ingredienser, lige så forskellige fra hinanden som et jordbær er fra et blåbær. Den fuldt blandede smoothie er som lavaen i midterhavet. Det er fuldt blandet. På et tidspunkt mellem den dybe kappe og midterhavet, Jorden tænder blenderen. Lambart siger, at hendes resultater viser, at helt i toppen af ​​kappen, blandingen er ikke sket endnu. Blenderen, det viser sig, tændes ikke før et sted i skorpen.

Lambarts arbejde hjælper hende og andre geologer med at omdefinere deres idé om, hvordan materiale bevæger sig op gennem kappen til overfladen.

"Problemet er, at vi skal finde en måde at modellere den geodynamiske jord, herunder pladetektonik, faktisk at gengive det, der er optaget i klippen i dag, "siger hun." Indtil videre mangler dette link. "

Nu opretter Lambart et nyt eksperimentelt petrologisk laboratorium for at studere betingelserne for magmaerne til at bevare deres kemiske sammensætninger under deres rejse gennem kappen og skorpen.