Flere af Jordens hemmeligheder skal låses op med ny krystalværktøjsforskning

Ny Curtin University forskning i måden klipper smelter på i jordens kappelag har afsløret nye egenskaber ved nøglekrystalspinellen, tyder på, at tidligere undersøgelser, der brugte det til at studere kappesmeltning og tektonik, muligvis skal gennemgås.

Udgivet af Naturkommunikation , forskningen ledet af Curtin Ph.D. studerende hr. Hamed Gamal El Dien, fra Earth Dynamics Research Group i Curtin's School of Earth and Planetary Sciences, viste, at krystalspinellen, almindeligt anvendt af forskere til at definere smelteprocesser i kappen, kunne ændres på måder, der ikke tidligere var kendt, resulterer i behovet for, at tidligere geologisk forskning på dette område skal revurderes.

"Mens disse resultater stiller spørgsmålstegn ved adskillige tidligere forskningsresultater, de tilbyder også mange fremtidige applikationer, åbner døren for en ny videnskabelig tendens til at studere den dybe kappes udvikling gennem Jordens historie, " sagde hr. Gamal El Dien.

Jordens kappe er det midterste lag af vores planet, og er også den største, er omkring 2900 kilometer tyk og udgør omkring 84 procent af Jordens volumen. Forskere mener, at dette lag blev dannet under de tidligste stadier af planetarisk differentiering, når tættere metaller som jern og nikkel sank for at danne Jordens kerne, og lettere materialer steg mod jordens overflade for at skabe skorpen, efterlader det, vi kalder kappen.

"Mantlen holder på mange af hemmelighederne om, hvordan Jorden har udviklet sig i løbet af de sidste fire milliarder år, herunder hvad der driver platetektonik, som vi kender det. Men vi har brug for 'budbringere fra dybet' for at sætte os i stand til at udnytte disse hemmeligheder, og spinel gør netop det, " sagde hr. Gamal El Dien.

"Spinel er en almindeligt forekommende krystal i kappeklippen peridotit, og i modsætning til andre almindelige stendannende mineraler, det antages at være meget modstandsdygtigt over for kemiske ændringer under de forskellige geologiske processer og hændelser, der kan påvirke kappe sten, efter at de først krystalliserede. På grund af denne tro, spinel er blevet brugt som en type benchmark eller 'budbringer fra fortiden' ved evaluering af geologiske begivenheder, der sker i kappelaget, da det mentes at bevare sin oprindelige kemiske sammensætning perfekt.

"Tværtimod, vores forskning har afdækket, at spinel kan være, og det meste har været, påvirket, ved geologiske processer efter dannelsen, herunder ændringer af temperatur og tryk under komplekse metamorfe processer, som kan have indflydelse på tidligere forskningsresultater."

Forskningsmedforfatter og projektleder John Curtin Distinguished Professor og australsk prisvinder Fellow Professor Zheng-Xiang Li, også fra Curtin's School of Earth and Planetary Sciences, sagde, at deres nye resultater foreslog, at forskere skal revurdere sammensætningen af ​​spinel, især bemærke potentielle sammensætningsændringer inden for mineralet, der kan have fundet sted i hele Jordens geologiske historie.

"Tidligere videnskabelige fund og teorier antog homogeniteten og den primære sammensætning af spinel, men vores forskning udfordrer disse antagelser, " sagde professor Li.

"Spændende nok, nu hvor vi ved det, vi kan bruge spinelsammensætning som sporstof til at opdage nye, tidligere ulåste hemmeligheder fra Jordens kappe, giver os mulighed for at opdage endnu mere om vores planet.

"For eksempel, vores arbejde viste, at spinel er et godt bæremineral for flydende mobile elementer og flygtige stoffer, og har evnen til at transportere sådanne væsker og flygtige stoffer tilbage til den dybe kappe, såsom hvad der sker under oceaniske pladesubduktionsprocesser, hvor gammel dyb havbund bliver 'suget tilbage' til Jordens kappe.

"I bund og grund, vores resultater har potentiale til at føre til udviklingen af ​​en ny måde at dechifrere dyb kappe kemisk genanvendelse ved at analysere de ikke-traditionelle isotoper, såsom lithium, zink, titanium og nikkel, til stede i spinel. "

Forskere brugte Geoscience Atom Probe i nanoskala ved Curtin Universitys John de Laeter Research Center til at afslutte deres undersøgelse af spinels kemiske heterogenitet.