Geokemikere måler den nye sammensætning af Jordens kappe

Hvad er den kemiske sammensætning af Jordens indre? Fordi det er umuligt at bore mere end omkring ti kilometer dybt ned i Jorden, vulkanske klipper dannet ved at smelte jordens dybe indre giver ofte sådanne oplysninger. Geokemikere ved universiteterne i Münster (Tyskland) og Amsterdam (Holland) har undersøgt de vulkanske klipper, der bygger den portugisiske øgruppe Azorerne op. Deres mål:indsamle ny information om den sammensætningsmæssige udvikling af Jordens kappe, hvilket er laget mellem 30 og 2, 900 kilometer dybt inde i Jorden. Ved hjælp af sofistikerede analytiske teknikker, de opdagede, at sammensætningen af ​​kappen under Azorerne er anderledes end tidligere antaget - hvilket tyder på, at store dele af den indeholder overraskende få såkaldt uforenelige elementer. Det er kemiske grundstoffer, som som et resultat af den konstante smeltning af jordens kappe, ophobes i jordskorpen, som er Jordens yderste faste lag.

Forskerne konkluderer, at over Jordens historie, en større mængde af Jordens kappe er smeltet – og i sidste ende dannet jordskorpen – end tidligere antaget. "For at opretholde det materielle budget mellem Jordens kappe og skorpe, massestrømme mellem overfladen og jordens indre må have fungeret med en højere hastighed, " siger Münster Universitets prof. Andreas Stracke, hvem leder undersøgelsen.

Da materialet under Azorerne rejser sig fra meget dybt inde i Jordens kappe - og ligner uventet det meste af dets øvre del - kan sammensætningen af ​​Jordens hele kappe afvige fra den nuværende tankegang. "Vores resultater har åbnet et nyt perspektiv, siger Andreas Stracke, "fordi vi nu bliver nødt til at revurdere sammensætningen af ​​den største del af Jorden - trods alt, Jordens kappe tegner sig for over 80 procent af Jordens volumen." Undersøgelsen er blevet offentliggjort i tidsskriftet Natur Geovidenskab .

Baggrund og metode

I deres undersøgelse, geokemikerne undersøgte mineralet olivin og dets smelteindeslutninger, dvs. magma indkapslet under krystallisationen af ​​olivin, før lavaerne brød ud. Forskerne isolerede disse smelteindeslutninger, kun et par mikrometer i størrelse, opløst dem kemisk og adskilt visse kemiske grundstoffer. Disse grundstoffer ændres af radioaktivt henfald i løbet af deres levetid og opstigning fra Jordens indre - rejser over tusinder af kilometer i hundreder eller endda tusinder af millioner af år.

Forskerne analyserede den isotopiske sammensætning af smelterne med meget følsomme massespektrometre. Sådanne metoder tillader måling af den relative mængde af forskellige atomer i et grundstof - såkaldte isotoper. "På grund af den høje effektivitet af vores målinger, vi var i stand til at analysere den isotopiske sammensætning af en milliardtedel af et gram af grundstoffet, " siger medforfatter Dr. Felix Genske fra University of Münster's Institute of Mineralogy, som udførte det meste af det analytiske arbejde. På denne måde forskerne indhentede indirekte oplysninger om sammensætningen af ​​materialet i jordens kappe:isotopanalyserne viste, at det indeholder langt færre sjældne jordelementer som samarium og neodym, men også af kemisk lignende grundstoffer som thorium og uran.

"På grundlag af lignende geokemiske data i vulkanske bjergarter fra forskellige regioner, f.eks. Hawaii, andre dele af jordens kappe kan også indeholde en højere andel af materiale, der er stærkt udtømt i uforenelige elementer, " siger Andreas Stracke. Forskerne antager, at dette globale underskud kan blive kompenseret af en højere grad af genanvendelse af Jordens inkompatible grundstofrige skorpe tilbage i Jordens kappe. Med deres fortsatte undersøgelser ønsker forskerne at bekræfte deres arbejdshypotese ved at undersøge prøver fra andre vulkanske områder. øer over hele kloden.