Kylling-og-æg-forhold mellem kappe-placeret superplumer og overflade-placeret superkontinenter

Curtin University-forskere foreslår, at der eksisterer et "kylling-og-æg"-forhold mellem Jordens kappeplacerede superplumes og overfladeplacerede superkontinenter, tilføjer deres fund til et videnskabeligt samfund, der er delt om, hvad der sker dybt inde i planetens overflade.

Udgivet i Naturkommunikation og Geologi , forskere fra Curtin's Earth Dynamics Group analyserede overfloden af ​​nikkel, krom og jern i over 40, 000 basaltstenprøver taget fra Jordens kontinenter og havbunden, hvor den ældste prøve er omkring tre milliarder år gammel.

John Curtin Distinguished Professor og Australian Laureate Fellow Professor Zheng-Xiang Li, fra Curtin's School of Earth and Planetary Sciences, sagde, at resultaterne fra de to forskningsartikler ville tilføje mere vægt til den ene side af den igangværende superplume-debat, der foregår i det videnskabelige samfund.

"Næsten 3, 000 km under jordens overflade, lige over grænsen mellem Jordens flydende ydre kerne og faste kappelag, der er to gigantiske, hed, tætte bunker af sten, hver er hundredvis af kilometer høj og tusindvis af kilometer i diameter. Disse bjerge er kendt som Large Low Shear Velocity Provinces (LLSVP'er), eller overskud, " sagde professor Li.

"Forskere er usikre på, om superplumes har noget at gøre med aktivitet på Jordens overflade, og videnskabssamfundet er delt om dette emne. Nogle mener, at superplumes har været der uændret i mere end to milliarder år, måske siden de allerførste dage af Jordens historie, mens andre foreslår, at det ikke er tilfældet.

"Vores forskning rapporterer nye beviser til støtte for sidstnævnte - at superplummerne dannes og disintegreres cyklisk, svarende til, hvad de tektoniske plader gør på Jordens overflade. Og interessant nok, vores forskning viser, at denne aktivitet er næsten nøjagtigt synkroniseret med en 500 til 700 millioner år lang superkontinentcyklus."

For at afslutte deres forskning, holdet kiggede på tidsvariationen af ​​den kemiske sammensætning på omkring 40, 000 kappeafledte sten, udbrudt fra kontinenter og havbunden i løbet af de seneste tre milliarder år.

"Vi demonstrerede, at magnesium, nikkel og krom i basaltiske bjergarter fra kappen kan bruges som en type fingeraftryksværktøj til at spore kappefanens aktivitet gennem Jordens historie, og vi kunne se en direkte sammenhæng mellem superplumeaktiviteten og superkontinentcyklussen, " sagde professor Li.

"Mantelfaner er unormalt varme klipper, der for det meste er steget fra LLSVP'erne og tilstødende dyb kappe til Jordens overflade.

"Vores opdagelser viser, at superkontinent-cyklussen fører til fane- og superplume-cyklus, men samtidig, superplumes forårsager opdelingen af ​​superkontinenterne. Så det ser ud til, at tektoniske plader og superplumer har lidt af et kylling-og-æg-forhold, men pladerne ser ud til at have en lille overhånd i processen.

"Vi opdagede også et konsekvent pludseligt fald i magnesium, krom og nikkel i prøver, der var omkring tre milliarder år gamle, indikerer et brat fald i kappetemperaturen på det tidspunkt, som vi fortolker for at afspejle starten på global pladetektonisk aktivitet."

I Geologi papir, holdet præsenterer den første Oceanic Large Igneous Provinces database, som indeholder data fra sjældent bevarede oceaniske kappefane-lavaer i gamle bjergkæder.

Ved at bruge denne unikke database, holdet var i stand til at rekonstruere og sammenligne registreringen af ​​kappefaneaktivitet i både det kontinentale og oceaniske rige i de sidste milliarder år, spænder over de to superkontinentcyklusser Pangea og Rodinia.

"Disse statistiske analyser peger på lignende cykliciteter mellem faneaktivitet bevaret på kontinenter og den i oceaniske rige, begge viser periodisk aktivitet på omkring 500 millioner år, der kan sammenlignes med superkontinentets cyklus, " sagde professor Li.

"Vores to nyere papirer er vejen til at behandle spørgsmålet om" pladetektonisk drivkraft "fra nye retninger, og nye resultater i det kommende årti eller to kan gøre det muligt for videnskabsmænd at svare mere definitivt på dette spørgsmål."

Forskningspapiret "Global geokemisk fingeraftryk af fjerdragtens intensitet foreslår kobling til superkontinentets cyklus, "ledet af Curtin University Ph.D. -studerende hr. Hamed Gamal El Dien, med finansiering fra et australsk forskningsrådsbevilling, blev udgivet i Naturkommunikation .

Forskningspapiret "Sammenkoblede superkontinent-kappe-plume-begivenheder, der fremgår af oceanisk plume-rekord, " ledet af Curtin University Research Fellow Dr. Luc Doucet, i samarbejde med forskere fra Canada, Rusland, Tyskland, Egypten og Kina, blev udgivet i Geologi .