Twee gigantische stippen verbergen zich diep in de aarde en lijken van vorm te veranderen

Diep in de aarde onder ons zijn twee punten zo groot als continenten. De ene ligt onder Afrika en de andere onder de Stille Oceaan.

De klodders hebben hun wortels 2.900 kilometer (1.800 mijl) onder het oppervlak, ongeveer halverwege het centrum van de aarde. Er wordt aangenomen dat het de geboorteplaats is van stijgende pluimen van hete rots die “diepe mantelpluimen” worden genoemd en die het aardoppervlak bereiken.

Wanneer deze pluimen voor het eerst de oppervlakte bereiken, vinden er gigantische vulkaanuitbarstingen plaats – het soort dat heeft bijgedragen aan het uitsterven dinosaurussen 65,5 miljoen jaar geleden. De klodders kunnen ook de uitbarsting regelen van een soort gesteente genaamd kimberliet, dat diamanten transporteert van diepten van 120-150 kilometer (en in sommige gevallen tot ongeveer 800 kilometer) naar het aardoppervlak.

Wetenschappers weten dat blobs al heel lang bestaan, maar hoe ze zich in de loop van de geschiedenis van de aarde hebben gedragen, was een open vraag. In nieuw onderzoek modelleren en ontdekken we een miljard jaar geologische geschiedenis Stippen klonteren samen en vallen uiteen Het lijkt erg op de continenten en gigantische continenten.

(Omar Boudour)

Boven: Aardepunten zoals afgebeeld op basis van seismische gegevens. Het Afrikaanse punt bevindt zich bovenaan, terwijl het Pacifische punt onderaan ligt.

Een model voor de evolutie van de wereld

De klodders bevinden zich in de mantel, een dikke laag hete rots tussen de aardkorst en de kern. De mantel is stevig maar stroomt langzaam over lange tijdschalen. We weten dat de klodders er zijn omdat ze golven vertragen die worden veroorzaakt door aardbevingen, wat aangeeft dat de klodders veel heter zijn dan hun omgeving.

Wetenschappers zijn het er over het algemeen over eens dat de klodders verband houden met de beweging van tektonische platen op het aardoppervlak. Hoe de blobs in de loop van de geschiedenis van de aarde zijn veranderd, heeft hen echter verbijsterd.

Een gedachtegang was dat bestaande klodders als ankers dienden en honderden miljoenen jaren op hun plaats werden gehouden terwijl andere rotsen zich verplaatsten. We weten echter dat tektonische platen en mantelpluimen in de loop van de tijd bewegen, suggereert onderzoek De vorm van de stippen verandert.

Onze nieuwe zoekopdracht Het laat zien dat punten op aarde veel meer van vorm en locatie zijn veranderd dan eerder werd gedacht. In feite zijn ze door de geschiedenis heen samengesmolten en uiteengevallen op dezelfde manier als continenten en supercontinenten op het aardoppervlak bestaan.

We hebben het Australië-bestand gebruikt Nationale computerinfrastructuur Om geavanceerde computersimulaties uit te voeren van hoe de aardmantel gedurende een miljard jaar stroomde.

Deze modellen zijn gebaseerd op: De bewegingen van tektonische platen reconstrueren. Wanneer de platen in elkaar duwen, wordt de oceaanbodem ertussen naar beneden geduwd in een proces dat bekend staat als subductie.

Koude rotsen van de oceaanbodem zinken steeds dieper in de mantel en zodra ze een diepte van ongeveer 2000 km hebben bereikt, duwen ze de hete plekken opzij.

Boven: de laatste 200 miljoen jaar van het binnenste van de aarde. Hete structuren zijn geel tot rood (hoe donkerder hoe ondieper) en koud bruin tot blauw (hoe donkerder hoe dieper).

We ontdekten dat, net als continenten, klodders kunnen samensmelten – “grote bellen” vormen zoals in de huidige formatie – en na verloop van tijd kunnen desintegreren.

Een belangrijk aspect van onze modellen is dat, hoewel de punten en vorm in de loop van de tijd zijn veranderd, ze nog steeds passen in het patroon van vulkaanuitbarstingen en kimberlietuitbarstingen die aan het aardoppervlak zijn geregistreerd. Dit patroon was vroeger een belangrijk argument omdat punten onbeweeglijke “steunpunten” zijn.

Opvallend is dat onze modellen een Afrikaans punt onthullen dat onlangs 60 miljoen jaar geleden werd geassembleerd – in schril contrast met eerdere suggesties, zou het punt in bijna zijn huidige vorm kunnen hebben bestaan. bijna tien keer.

Resterende vragen over punten

Hoe zijn de stippen ontstaan? Waar zijn ze precies van gemaakt? We weten het nog steeds niet.

De klodders kunnen dichter zijn dan de omringende mantel en kunnen dus bestaan ​​uit materiaal dat gescheiden is van de rest van de mantel. Vroeg in de geschiedenis van de aarde. Dit zou kunnen verklaren waarom de minerale samenstelling van de aarde verschilt van die welke wordt verwacht van modellen op basis van meteorietvorming.

Als alternatief kan de dichtheid van de klodders worden verklaard door de opeenhoping van dicht oceanisch materiaal van de rotsplaten die naar beneden worden geduwd door de beweging van de tektonische platen.

Ongeacht deze controverse, laat ons werk zien dat zinkende platen waarschijnlijker delen van de continenten naar het Afrikaanse punt dan naar het punt van de Stille Oceaan vervoeren.

Interessant is dat dit resultaat in overeenstemming is met recent werk dat aangeeft dat de bron van mantelpluimen die opstijgen vanaf het Afrikaanse punt continentaal materiaal bevat, terwijl pluimen die opstijgen vanuit het punt van de Stille Oceaan dat niet doen.

Traceer stippen om mineralen en diamanten te vinden

Hoewel ons werk fundamentele vragen over de evolutie van onze planeet behandelt, heeft het ook praktische toepassingen.

Onze modellen bieden een raamwerk voor het nauwkeuriger richten van de locaties van mineralen die verband houden met stijgend water in de mantel. Dit omvat diamanten die door kimberliet naar de oppervlakte zijn gebracht en die aan de klodders lijken te zijn bevestigd.

Schalie-sulfide-afzettingen, ’s werelds belangrijkste nikkelreserve, worden ook in verband gebracht met mantelpluimen. Door te helpen bij het richten op metalen zoals nikkel (een belangrijk element voor lithium-ionbatterijen en andere technologieën voor hernieuwbare energie), kunnen onze modellen bijdragen aan de overgang naar een economie met lage emissies.

Nicolas Flammenthoofddocent, Universiteit van Wollongong; Andrew Meredithverder zoeken, Universiteit van Leeds; Ömer F. BodurPostdoctoraal onderzoeker, Universiteit van WollongongEn de Simon Williamsverder zoeken, Northwest University, Xi’an.

Dit artikel is opnieuw gepubliceerd van Gesprek Onder een Creative Commons-licentie. Lees de origineel artikel.