een dichte kristallijne “regen” die in de aardmantel valt zou kunnen verklaren hoe een mysterieuze seismische grens zich onder de korst vormt, volgens een vandaag gepubliceerde studie (Dec. 4) in het tijdschrift Nature.
het model, gebaseerd op gesteente van vulkanische eilanden die in Azië en Alaska zijn ingeslagen, bevestigt al lang bestaande ideeën over hoe continenten worden geboren.,
“Er zijn een heleboel dingen die ik denk dat deze studie zal oplossen en een heleboel vragen die zullen blijven,” zei hoofdauteur en MIT geoloog Oliver Jagoutz.
de seismische grens onderzocht door Jagoutz en coauteur Mark Behn, van het Woods Hole Oceanographic Institution In Woods Hole, Mass., wordt de Moho genoemd, naar de Kroatische seismoloog Andrija Mohorovicic. In 1909 realiseerde Mohorovicic zich dat aardbevingsgolven plotseling versneld werden op een scherp gedefinieerde grens die ongeveer 40 kilometer onder continenten zweeft., De ontdekking onthulde dat de aarde verdeeld was, met een lichtere korst en een dichtere mantel waar de seismische golven sneller reisden.
omdat de Moho zo diep is, heeft niemand het ooit direct gezien, maar wetenschappers hebben hele carrières besteed aan het uitleggen waarom het bestaat en hoe het zich vormt.
misplaatste Moho
een blijvende puzzel is de ontbrekende Moho — de afwezigheid van de grens onder vulkanische eilandketens, zoals de Japanse Izu-Bonin-eilanden, die boven botsende tektonische platen uitsteken. Omdat deze “eilandbogen” de bouwstenen van continenten zijn, is de ontbrekende Moho een mysterie., Bijvoorbeeld, de oostkust van Noord-Amerika heeft een heldere, scherpe Moho, maar het is ook gewatteerd van tientallen vulkanische ketens die enkele honderden miljoen jaar geleden tegen de rand van het continent sloegen. Een ander probleem is dat de rotsen in continenten ongeveer 10 procent rijker zijn aan silica dan de oceanische korst, de bron van magma dat vulkanische eilandketens voedt.
” als we continentale korst in bogen willen produceren, hebben we twee problemen,” vertelde Jagoutz aan LiveScience ‘ s OurAmazingPlanet., “De rotsen die we vinden op het oppervlak van continenten lijken allemaal op lava’ s die zijn uitgebarsten in subductiezones, maar er moet een mechanisme zijn dat de smelt van 50 naar 60 procent brengt ,” zei hij. “Een ander probleem is het structurele probleem. Op de een of andere manier moeten we deze grote structurele discontinuïteit introduceren, de Moho, die we niet hebben in bogen maar in continenten.,”
om het Moho-mysterie op te lossen, vonden Jagoutz en Behn een manier om naar de onderste korst te kijken via fragmenten van voormalige vulkanische eilandketens die nu in Berggordels in Pakistan en Alaska naar de oppervlakte werden geschoven. Deze rotsen waren ooit 25 tot 31 mijl (40 tot 50 km) diep. Ze maakten een geofysisch model van de korst gebaseerd op de rotsen, en vergeleken het met seismische gegevens van de huidige eilandbogen.
planetaire vensters
De Pakistaanse rotsen lijken op moderne eilandbooginstellingen. Er is geen scherp dichtheidscontrast dat een Moho-grens zou opleveren., De lagen onthullen een dikke, continue sectie van rotsen van dezelfde dichtheid, zoals gabbros, op de diepte van de Moho. Maar in Alaska ontbreken deze stenen. In plaats daarvan, op de diepte waar de Moho zou zitten, is er een scherpe toename van de dichtheid in de rotslagen, met rotsen genaamd harzburgieten en dunieten in plaats van gabbros.
Jagoutz denkt dat de ontbrekende dichte rotsen de aanwijzing geven voor wat er gebeurt bij vulkanische bogen.
binnenin de aarde, in de onderste korst, valt een “regen” van dicht kristallijn materiaal (cumulaten genoemd) uit de basis van de korst., De rotsen zijn dichter dan de onderliggende mantel en zinken naar beneden in de aarde. Dit proces, bekend als delaminatie of fonderen, Pelt voortdurend stukken van de onderste korst af.
” Het is net ijsbergen, maar het spul dat echt wegvalt is eigenlijk onder water, ” zei Jagoutz.
het verwijderen van deze dichte steen laat lichtere, silica-rijke materialen achter — zoals de rotsen gevonden in continenten, Jagoutz zei.,
zinken
de onderzoekers denken dat de Moho begint te verschijnen met grote veranderingen in vulkanisme, zoals wanneer smelten stopt of subductie wordt uitgeschakeld. Omdat vulkanische eilandketens boven subductiezones verschijnen, waar een tektonische plaat in de mantel zinkt en vloeistoffen afgeeft die smelten veroorzaken, zal Nieuw magma naar boven stijgen en de ontbrekende korst vervangen. Maar zonder Nieuw magma dat de kristallijne regen aanvult, zal er uiteindelijk een scherpe grens ontstaan tussen lichter materiaal in de korst en de dichte mantel eronder.,
” als dit gebeurt, zal de mantel relatief heet blijven voor een tijdje en het materiaal zal blijven zinken terug naar beneden,” Jagoutz zei.geoloog Suzanne Kay van Cornell University, een van de oorspronkelijke voorstanders van de delaminatie van de korst in eilandbogen, zei dat de studie “een interessant artikel” was, maar geen significant nieuw terrein bestrijkt.,”het idee van delaminatie in oceanische en continentale bogen en het verband met de samenstelling van de continentale korst door delaminatie bestaat al meer dan 20 jaar, en anderen denken ook aan het uiteindelijke lot van het delamineerde materiaal,” zei Kay in een e-mail interview.
e-mail Becky Oskin of volg haar @beckyoskin. Volg ons @OAPlanet, Facebook & Google+. Oorspronkelijk artikel over LiveScience ‘ s OurAmazingPlanet.