Pošalji dokument na e-mail

Plašt ispod Zemljinih srednjeokeanskih grebena sadrži heterogene mrlje materijala. Nova studija postavlja nova ograničenja na veličine tih mrlja.

Novo istraživanje geohemičara sa Univerziteta Brown pruža nove uvide u skali na kojoj Zemljin omotač varira u hemijskom sastavu. Nalazi bi mogli pomoći naučnicima da bolje razumiju proces miješanja konvekcije plašta, sporog miješanja koje pokreće kretanje Zemljinih tektonskih ploča.

“Znamo da je plašt heterogen po sastavu, ali bilo je teško shvatiti koliko velike ili male mogu biti te heterogenosti,” rekao je Boda Liu, dr. geologije na Brownu. “Ovdje pokazujemo da moraju postojati heterogenosti veličine najmanje jednog kilometra kako bi se proizveo kemijski potpis koji opažamo u stijenama koje potiču od materijala plašta.”

Istraživanje, koje je Liu koautor sa Yan Liangom, profesorom na Brownovom odsjeku za Zemljinu životnu sredinu i planetarne nauke, objavljeno je u Science Advances.

Zemljina kora je na pokretnoj traci koju pokreće konvektivni omotač. Na srednjeokeanskim grebenima, granicama na dnu okeana gdje se tektonske ploče udaljavaju jedna od druge, nova kora se stvara erupcijom magme koja nastaje izdizanjem materijala plašta iz dubine. U zonama subdukcije, gdje jedna tektonska ploča klizi ispod druge, stari materijal kore, istrošen procesima na površini, gura se nazad u plašt. Ovo recikliranje može stvoriti materijale plašta različitih ili „obogaćenih“ sastava, koje geohemičari nazivaju „heterogenosti“. Šta se dešava sa tim obogaćenim materijalom kada se reciklira, nije u potpunosti shvaćeno.

„Ovo je jedno od velikih pitanja u nauci o Zemlji“, rekao je Liang. „U kojoj meri se konvekcija plašta miješa i homogenizuje ove heterogenosti? Ili kako se te heterogenosti mogu očuvati?”

Naučnici saznaju o sastavu plašta proučavajući bazalte srednjeg okeanskog grebena (MORB), stijene nastale očvršćavanjem magme koje je izbilo na morsko dno. Poput otisaka prstiju, izotopske kompozicije MORB-a mogu se koristiti za praćenje izvora plašta iz kojeg su izvedeni.

Druga vrsta stijena morskog dna nazvana abisalni peridotiti je preostali plašt nakon formiranja MORB-a. To su komadi stijena plašta koji su nekada bili najgornji plašt, a kasnije podignuti na morsko dno. Abisalni peridotiti imaju drugačiji sastav izotopa od MORB-a za koje se čini da dolaze iz istog područja plašta. Kako bi objasnili tu razliku u sastavu izotopa, naučnici su zaključili da MORB-ovi hvataju izotopski signal iz džepova obogaćenog materijala - ostataka potopljene kore sačuvane u plaštu.

Pitanje na koje je ova nova studija nastojala odgovoriti je koliko bi ti obogaćeni džepovi trebali biti veliki da bi njihov izotopski potpis preživio put na površinu. Kako se magma diže prema površini, ona stupa u interakciju sa okolnim omotačem, koji bi težio da priguši signal obogaćenog materijala u talini. Za svoje istraživanje, Liu i Liang su modelirali procese topljenja i transporta magme. Otkrili su da bi džepovi obogaćenog materijala na dubini trebali biti veličine najmanje jednog kilometra, da bi proizveli različite izotopske signale između MORB-a i peridotita ponora.

„Ako je skala dužine heterogenosti premala, hemijska razmena tokom protoka magme bi izbrisala heterogenost“, rekao je Liang. “Da bismo proizveli razliku u sastavu koju vidimo, naš model pokazuje da heterogenost mora biti kilometar ili više.”

Istraživači se nadaju da će njihova studija dodati novu perspektivu finoj strukturi plašta proizvedenog konvekcijom plašta.

“Naš doprinos ovdje je da damo neki osjećaj koliko bi neke od ovih heterogenosti mogle biti velike”, rekao je Liang. „Dakle, pitanje široj zajednici postaje: koji bi mogli biti duboki procesi koji to mogu proizvesti?“

Istraživanje je podržano grantom Nacionalne naučne fondacije (EAR-1624516).

https://scitechdaily.com/geochemists-suggest-that-earths-mantle-varies-in-composition/