Forskerhold udpeger kilden til den unikke kemiske sammensætning af vulkanske klipper

En ny analyse har afsløret kilden til oxidation fundet i stenprøver fra Grækenlands kyst, hvor geologisk aktivitet affødte eksplosive buevulkaner for omkring 45 millioner år siden, rapporterer et team af forskere i tidsskriftet Natur Geovidenskab .

Vulkaniske bjergarter er stærkt oxiderede, hvilket har fået videnskabsmænd til at spekulere i, at væskerne, der kommer fra subducerede oceaniske bjergarter, kan være oxidationsmidlet, sagde Boston College professor i jord- og miljøvidenskab Ethan Baxter, medforfatter til rapporten.

For at teste den hypotese, Baxters team på Boston College sammen med kolleger fra Sorbonne, University of South Carolina, og Durham University (UK) forsøgte at identificere et fingeraftryk af væskekilden i resterne af gammel subduceret oceanisk skorpe fundet på den græske ø Sifnos.

Holdet af forskere undersøgte prøver af store granatkrystaller, som indeholder koncentriske vækstringe, meget som ringene på et træ. Inden i disse ringe er der kemisk unikke zoner, der skifter fra krystallens kerne til kanten, sagde Baxter. Disse zoner afspejler udviklingen af ​​klippesystemet, inden for hvilket granaten vokser over millioner af år. I disse klipper, jernisotopsammensætningen varierer fra kerne til kant på en måde, der understøtter frigivelsen af ​​en oxiderende væske.

Holdet brugte elektronmikroprobeanalyse og jernisotopanalyse til at dokumentere progressive ændringer i klippesystemet registreret i disse stærkt zonede granater, sagde Baxter, hvis forskning er finansieret af National Science Foundation.

"Garnet kemisk og jernisotop-zonering understøtter ideen om, at disse klipper frigav oxiderende væsker under subduktion, " sagde Baxter. "Vi har kemisk 'fingeraftryk' en kilde til disse oxiderende væsker i subduktionszoner."

Disse nye målinger afslører for første gang, at granatkrystaller bevarer zonering af isotopsammensætningen af ​​jern fra tidligt dannet kerne til senere dannende fælge, holdet rapporterer.

"Da vi fandt betydelig zonering i jernisotopsammensætningen i disse granater, vi vidste, at vi havde fundet et uudnyttet arkiv af væskerelaterede kemiske forandringer, " sagde Baxter, som var medforfatter til rapporten sammen med Boston College-forskerne Anna R. Gerrits og Paul G. Starr, Edward C. Inglis fra Sorbonne, Besim Dragovic fra University of South Carolina, og Kevin W. Burton fra Durham University (U.K.).

Baxter sagde, at de næste trin i denne forskning involverer yderligere test af hypotesen ved at udforske, hvad der fik væskerne til at oxidere.

"Disse oxiderende væsker bærer visse midler, der er i stand til at oxidere sten, de kommer ind i, " sagde Baxter. "Det mest kendte eksempel ville være den måde, hvorpå oxiderende væsker kan få jernholdige materialer til at ruste, når de forvitrer. Baseret på den kemiske granatzonering, vi ved, at de væsker, der frigøres fra vores prøver, oxiderer, men vi ved ikke, hvorfor de oxiderer, eller hvad oxidationsmidlerne er."