An ancient, deep, and ultra-depleted mantle domain beneath the northern Atlantic Ocean
Deze studie identificeert een oud, ultra-verarmd manteldomein onder de noordelijke Atlantische Oceaan, gekenmerkt door smeltextractie met een hoge graad op grote diepte, wat de auteurs voorstellen als behouden residuen van oude mantelpluimen die bijdragen aan de grootschalige compositionele structuur van de Aarde.
Oorspronkelijk artikel gelicentieerd onder CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/). Dit is een AI-gegenereerde uitleg van het onderstaande artikel. Het is niet geschreven of goedgekeurd door de auteurs. Raadpleeg het oorspronkelijke artikel voor technische nauwkeurigheid. Lees de volledige disclaimer
Diep onder het aardoppervlak ligt een kolkende oceaan van gesteente, heter dan het oppervlak van de zon, maar solide genoeg om de continenten op zijn rug te dragen. Dit is de mantel, een laag die zichzelf al miljarden jaren lang langzaam heeft gescheiden in verschillende chemische families. Terwijl de planeet afkoelde en differentieerde, duwde het lichtere materiaal omhoog om de korst te vormen waarop wij lopen, terwijl er diep eronder een zwaarder, meer uitgeput residu achterbleef. Decennialang wisten wetenschappers dat deze overgebleven mantel niet uniform is. Ze brachten een brede verdeling in kaart: de mantel onder de Stille Oceaan heeft de neiging chemisch "gedepleteerd" (uitgeput) te zijn, wat betekent dat deze veel van zijn gemakkelijk te smelten ingrediënten al heeft opgegeven, terwijl de mantel onder Afrika en de Indische Oceaan "verrijkt" is, en meer van die vluchtige componenten vasthoudt. Maar een cruciaal puzzelstukje bleef ontbreken. Terwijl de verrijkte zijde goed bestudeerd was, bleef de aard en oorsprong van de meest extreme, meest uitgeputte zakken van de mantel een mysterie.
Een nieuwe studie door Feng Xu en collega's heeft eindelijk een van deze extreme zakken gelokaliseerd, waarbij een uitgestrekt, eeuwenoud domein verborgen onder de noordelijke Atlantische Oceaan werd onthuld. Door de chemische vingerafdrukken van gesteenten te analyseren die door vulkanen en mid-oceanische ruggen naar het oppervlak zijn gebracht, identificeerden de onderzoekers een regio die veel meer gedepleteerd is dan alles wat voorheen gezien is. Dit is niet zomaar een licht vermoeid stuk gesteente; het is een ultra-gedepleteerd domein, een plek waar de mantel tot een extreem hoge graad van zijn mineralen is beroofd. Het team stelde vast dat de gesteenten uit deze regio een unieke chemische signatuur dragen, specifiek in de manier waarop hun hafnium- en neodymium-isotopen zich gedragen, wat hen onderscheidt van de gedepleteerde mantel van de Stille Oceaan en de verrijkte mantel van het zuiden.
Om te begrijpen hoe dit is gebeurd, moesten de onderzoekers terug in de tijd kijken. Ze bouwden een statistisch model om te simuleren hoe de mantel smelt en verandert over miljarden jaren. Hun werk suggereert dat de ultra-gedepleteerde gesteenten onder de noordelijke Atlantische Oceaan werden gevormd door een massaal, hoogtemperatuur smeltproces dat ten minste 800 miljoen jaar geleden plaatsvond. Cruciaal is dat dit smelten veel dieper plaatsvond dan het normale smelten dat tegenwoordig bij mid-oceanische ruggen voorkomt. Het vond waarschijnlijk plaats in aanwezigheid van een gigantische mantelpluim, een kolom van heet gesteente die uit de diepe aarde opstijgt, die de mantel zo grondig van haar mineralen beroofde dat het resterende gesteente ongelooflijk licht en drijfvermogen kreeg.
De studie sluit expliciet verschillende andere mogelijkheden voor de oorsprong van deze gesteenten uit. De onderzoekers betogen dat dit domein niet is gevormd door de normale, ondiepe smeltprocessen die de gedepleteerde mantel van de Stille Oceaan creëren, noch was het simpelweg een resultaat van het uiteenvallen van continenten of het recyclen van de aardkorst. Het chemische bewijs laat zien dat de gesteenten uit de noordelijke Atlantische Oceaan verschillend zijn van die gevormd tijdens het openen van het oceaanbekken in de afgelopen 55 miljoen jaar. In plaats daarvan wijzen de gegevens op een veel oudere geschiedenis. Het model geeft aan dat deze ultra-gedepleteerde blokken, na dit oude, diepe smeltproces, naar beneden zonken in de onderste mantel, waar ze honderden miljoenen jaren lang bewaard bleven.
Het verhaal van hoe deze gesteenten terugkeerden naar het oppervlak is even dramatisch als hun vorming. De studie stelt voor dat tijdens de laatste 50 miljoen jaar nieuwe mantelpluimen vanuit de diepe aarde opstegen, specifiek onder IJsland en de Azoren. Terwijl deze pluimen opstegen, schepten ze de oude, ultra-gedepleteerde blokken op die in de onderste mantel hadden gewacht. Deze oude fragmenten werden vervolgens omhoog gevoerd en braken uit als lava, waardoor de diepe geschiedenis van de aarde naar het oppervlak werd gebracht. Deze ontdekking verandert ons begrip van de interne structuur van de planeet, door te suggereren dat de mantel niet slechts een mengsel is van gerecyclede oppervlaktematerialen en standaardresiduen, maar een complex archief dat eeuwenoude, diepgewortelde domeinen bevat die bijna een miljard jaar hebben overleefd. De aanwezigheid van deze ultra-gedepleteerde componenten helpt te verklaren waarom sommige vulkanische regio's zulke ongewone chemische signaturen hebben en suggereert dat de diepe aarde resten vasthoudt van haar vroegste, meest gewelddadige geschiedenis, wachtend om weer in het licht gebracht te worden.
Verdrinkt u in papers in uw vakgebied?
Ontvang dagelijkse digests van de nieuwste papers die bij uw onderzoekswoorden passen — met technische samenvattingen, in uw taal.