Ny undersøgelse tyder på, at gigantiske masser i Jordens kappe uberørt i mere end 4 milliarder år

Gammel, tydelig, kontinenter i klipper, isoleret siden før kollisionen, der skabte Månen for 4,5 milliarder år siden, findes hundredvis af miles under jordskorpen, tilbyde et vindue ind i vores planets byggesten, ifølge ny forskning.

Det nye studie i AGU -tidsskriftet Geokemi, Geofysik, Geosystemer brugte modeller til at spore placeringen og oprindelsen af ​​vulkanske stenprøver fundet over hele verden tilbage til to faste kontinenter i den dybe kappe. Den nye forskning tyder på, at de specifikke gigantiske stenområder har eksisteret i 4,5 milliarder år, siden Jordens begyndelse.

Tidligere har forskere teoretiserede, at adskilte kontinenter i den dybe kappe kom fra subducerede oceaniske plader. Men den nye undersøgelse indikerer, at disse forskellige områder kan være dannet fra et gammelt magmahav, der størkede under begyndelsen af ​​Jordens dannelse og kan have overlevet den massive måneskabende effekt.

Ved at bestemme massernes oprindelse afsløres flere detaljer om deres udvikling og sammensætning, samt spor om jordens oprindelige historie i det tidlige solsystem, ifølge undersøgelsens forfattere.

Det er forbløffende, at disse regioner har overlevet det meste af Jordens vulkanske historie relativt uberørt, sagde Curtis Williams, en geolog ved University of California, Davis, i Davis, Californien og hovedforfatter af undersøgelsen.

Ser indad

Kappen er et lag af sten, stræk 2, 900 kilometer (1, 802 miles) nede inde i Jorden. Jordens smeltede, væske, metallisk kerne ligger under kappen. Kernen-kappe-grænsen er, hvor den faste kappe møder den metalliske flydende kerne.

Forskere vidste fra tidligere seismiske billeddannelsesundersøgelser, at der eksisterede to individuelle klippekroppe nær kernemantelgrænsen. Den ene solide klippekrop er under Afrika og den anden er under Stillehavet.

Seismiske bølger, vibrationerne fra jordskælv, bevæge sig anderledes gennem disse masser end resten af ​​kappen, tyder på, at de har forskellige fysiske egenskaber fra den omgivende kappe. Men geologer kunne ikke afgøre, om seismiske bølger bevægede sig forskelligt gennem kernemantelkontinenterne på grund af forskelle i deres temperatur, mineralsammensætning eller densitet, eller en kombination af disse egenskaber. Det betød, at de kun kunne hypotese om de separate stenmasseres oprindelse og historie.

"Vi havde alle disse geokemiske målinger fra Jordens overflade, men vi vidste ikke, hvordan vi skulle relatere disse geokemiske målinger til områder i Jordens indre. Vi havde alle disse geofysiske billeder af Jordens indre, men vi vidste ikke, hvordan vi skulle forholde os til den geokemi på Jordens overflade, "Sagde Williams.

Primitivt materiale og fjer

Williams og hans kolleger ønskede at bestemme de forskellige massers oprindelse og udvikling for at lære mere om Jordens sammensætning og fortid. At gøre dette, de havde brug for at kunne identificere prøver på Jordens overflade med højere koncentrationer af primitivt materiale og derefter spore disse prøver tilbage til deres oprindelse.

Forskere tager ofte stenprøver fra vulkanske områder som Hawaii og Island, hvor dybe kappe plummer, eller kolonner af ekstremt varm sten, stige fra områderne nær kernen, smelte i den lave kappe og komme langt fra tektoniske fejllinjer. Disse prøver er lavet af magmatisk sten skabt af kølende lava. Undersøgelsens forfattere brugte en eksisterende database med prøver og indsamlede også nye prøver fra vulkansk aktive områder som Balleny -øerne i Antarktis.

Geologer kan måle specifikke isotoper i vulkanske klipper for at lære mere om Jordens oprindelse og udvikling. Nogle isotoper, som Helium-3, er oprindelige, hvilket betyder, at de blev skabt under Big Bang. Klipper tættere på jordskorpen har mindre af isotopen end klipper dybere under jorden, der aldrig blev udsat for luft. Prøver med mere Helium-3 menes at komme fra mere primitive klipper i kappen.

Forskerne fandt, at nogle af de prøver, de undersøgte, havde mere Helium-3, hvilket indikerer, at de kan være kommet fra primitive klipper dybt i jordens kappe.

Forskerne brugte derefter en ny model til at spore, hvordan disse primitive prøver kunne have nået jordens overflade fra kappen. Geologiske modeller antager, at plumes stiger lodret fra dybt inde i kappen til jordens overflade. Men fjer kan bevæge sig ud af kurs, afbøjet, af forskellige årsager. Den nye model tog højde for denne plume -nedbøjning, tillader undersøgelsens forfattere at spore prøverne tilbage til de to kæmpemasser nær kernemantelgrænsen.

Kombinationen af ​​isotopinformationen og den nye model gjorde det muligt for forskerne at bestemme sammensætningen af ​​de to kæmpemasser og teoretisere, hvordan de kan have dannet sig.

At forstå sammensætningen af ​​specifikke stenmasser nær kernemantelgrænsen hjælper geologer med at konceptualisere gamle jordformende processer, der førte til nutidens kappe, ifølge undersøgelsens forfattere.

"Det er en mere robust ramme at forsøge at besvare disse spørgsmål i form af ikke at gøre disse antagelser om lodret stigende materiale, men snarere at tage højde for, hvor meget afbøjning disse plumer har set, "Sagde Williams.

Denne historie er genudgivet med tilladelse til AGU Blogs (http://blogs.agu.org), et fællesskab af jord- og rumforskningsblogs, vært for American Geophysical Union. Læs den originale historie her.