Aardmantel duidelijk in beeld

Onderzoek biedt nieuwe inzichten in de processen die plaatsvinden in de aarde. Het verklaart de chemische samenstelling van stenen aan de oppervlakte die we vandaag de dag zien en het biedt een verleidelijk beeld van de complexiteit van het binnenste van de aarde.

20-05-2019 | 15:36

In een samenwerkingsproject geleid door Sarah Lambart van de Universiteit van Cardiff en Johan Lissenberg of Cardiff University, onderzochten VU-aardwetenschappers Janne Koornneef en Gareth Davies mineralen die zich vormen wanneer lava voor de eerste keer contact maakt met de buitenste aardkorst. Het onderzoek is vandaag gepubliceerd op Nature Geoscience's website. 

Chemische samenstellingen
Volgens een nieuwe analyse van kernen die door de oceaanbodem zijn geboord, bestaat de aardmantel uit rotsen met verschillende chemische samenstellingen. Eerdere onderzoeken doen geloven dat de chemische samenstelling van de mantel overal op aarde grotendeels hetzelfde is. Het onderzoeksteam keek in het bijzonder naar de variaties in neodymium- en strontiumisotopen. De resultaten tonen aan dat de hoeveelheid isotopische variabiliteit in de mineralen die voor het eerst in de oceaanbodem is gevormd, zeven keer groter is dan die in de mid-oceanische lava die het oppervlak bereiken. Het team gelooft dat deze variabiliteit kan worden gekoppeld aan het proces waarbij de oude oceaanbodem zich verspreidt van de oceaanruggen totdat deze onder een continent wordt geschoven en terugvalt in de mantel. De nieuwe gegevens laten duidelijk zien dat de gerecyclede oceaanbodem slecht gemengd is in de mantel, zelfs gedurende miljarden jaren aardse geschiedenis.

Kleuren
Deze gerecyclede korst smelt weer, samen met de omringende mantel, maar de chemisch verschillende gesmolten onderdelen blijven geïsoleerd tijdens hun transport naar de aardkorst. Pas nadat ze de magmakamers in de korst hebben bereikt, mengen ze om de homogene lava te produceren die we op de zeebodem waarnemen. In plaats van een geleidelijke overgang van geel naar oranje zoals de aardmantel regelmatig in studieboeken wordt getoond, is het goed mogelijk dat de ware afbeelding heel anders is en extreem variabel.

Het onderzoek helpt geologen om hun idee te herdefiniëren van hoe materiaal door de mantel naar de oppervlakte omhoog beweegt. "Het probleem is dat we een manier moeten vinden om de geodynamische processen te modelleren, inclusief plaattektoniek, om daadwerkelijk te reproduceren wat vandaag in de rots is opgenomen", zegt Lambart. "Tot nu toe ontbrak deze link."

Samenwerking
De doorbraak komt voort uit de samenwerking van het VU-team met de industrie om geavanceerde technieken te ontwikkelen waarmee dit soort analyses nu voor de eerste keer kunnen worden uitgevoerd. Het onderzoek werd gefinancierd door het Horizon 2020-programma van de Europese Unie en de Amerikaanse National Science Foundation.


Foto credit: Wikimedia Commons, Boaworm