NGV-Geonieuws 171 artikel 1073

NGV-Geonieuws: elektronisch geologisch tijdschrift


September 2010, jaargang 12 nr. 6 artikel 1073

Redactie: George Brouwers tot en met artikel 1023 en vanaf 1024 dr.W.M.L.(Willem) Schuurman

Dit artikel is onderdeel van NGV-Geonieuws uitgave 171! Op de huidige pagina is alleen artikel 1073 te lezen.

<< Vorig artikel: 1072 | Volgend artikel: 1074 >>

1073 Restant van primitieve aardmantel ontdekt
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon, AMU, Poznan

Klik hier voor alle artikelen over het Inwendige van de Aarde ! Klik hier voor alle artikelen over Structurele geologie, (Plaat)tektoniek & Aardbevingen ! Klik hier voor alle artikelen over Vulkanologie !     Klik hier om dit artikel af te drukken !

De aardmantel bestaat uit een aantal gebiedendie elk een eigen chemische samenstelling hebben. Die samenstelling hangt grotendeels af van de samenstelling van stukken aardkorst die bij subductie weer in de aardmantel terecht zijn gekomen. Op Baffin Island, in het noorden van Canada, hebben onderzoekers van vulkanische gesteenten geochemische aanwijzingen gevonden voor de aanwezigheid, onder de aangetroffen vulkanieten, van een groot stuk aardmantel dat deel moet hebben uitgemaakt van de aardmantel toen die nog zeer jong was. Dit materiaal lijkt ‘zonder kleerscheuren’ de miljarden jaren te hebben overleefd die sindsdien zijn verlopen, en die alle andere gesteenten van zo’n hoge ouderdom sterk hebben veranderd (bijv. door metamorfose en/of opsmelting). Daarom kunnen deze gesteenten het inzicht verbeteren in de vroege geochemische ontwikkeling van de aarde.



Locatie van Baffin Island.



Landsat-opname van Baffin Island (foto NASA).

De gesteenten uit het ‘mantelreservoir’ dateren van slechts enkele tientallen miljoenen jaren na de vorming van de aarde door het samenklonteren van puin in het nog jonge zonnestelsel. Daarom weerspiegelt de samenstelling van deze gesteenten de aardmantel kort na zijn ontstaan, weliswaar na de differentiatie tussen aardkern en aardmantel, maar nog voor de aardkorst 4,5 miljard jaar geleden ontstond. Dat is van belang omdat, sinds het ontstaan van de schollentektoniek, de mantel wordt ‘verontreinigd’ met diep weggezonken resten uit de korst. De primitieve mantel moet als de uiteindelijke bron van al het magma worden beschouwd, en is daarom - zij het vaak via talrijke tussenstappen - de leverancier van het materiaal waaruit alle hedendaagse gesteenten zijn opgebouwd.

Onderzoekers kwamen het stokoude reservoir op het spoor omdat eerdere studies van vulkanische gesteenten een ongewone verhouding vertoonden tussen de isotopen helium-3 en helium-4. 3H komt zeer weinig voor in gesteenten, omdat deze isotoop van het edelgas helium al in een ver geologisch verleden vrijwel geheel bij vulkanische uitbarstingen als gas naar het wereldruim is ontsnapt. 4 H wordt daarentegen op aarde steeds aangevuld doordat het ontstaat bij radioactief verval van uranium en thorium. Het hoge gehalte aan 3H in de lava’s van Baffin Island kon daarom alleen goed verklaard worden als de lava afkomstig zou zijn uit een magmareservoir waaruit vroeger geen gassen waren ontsnapt, wat inhoudt dat dat reservoir nooit blootgesteld mag zijn geweest aan de uitgebreide differentiatie waaraan het overgrote deel van de aardmantel heeft meegedaan. Dat de lava inderdaad uit zo’n oud reservoir afkomstig was, bleek uit de analyse van de loodisotopen in de lava. Die gaven aan dat het reservoirgesteente 4,55-4,45 miljard jaar oud moet zijn.

Veelal wordt aangenomen dat de chemische samenstelling van de aardmantel, voordat continentale korst werd gevormd, gelijk was aan die van chondrieten (steenmeteorieten), maar daarna veranderde doordat de continentale korst die uit oorspronkelijk mantelmateriaal bestaat, daaruit sommige (lichte) elementen meer aantrok dan (veelal zwaardere) andere chemische elementen. De nieuwe bevindingen kloppen niet met dat idee: de aardmantel was al armer aan bepaalde chemische elementen die chondrieten nog wel in hogere concentraties bevatten. Dat wijst erop dat er al extreem vroeg in de aardgeschiedenis differentiatie optrad, of dat de aarde ontstond uit materialen die al aan bepaalde elementen waren verarmd. De onderzoekers achten de eerste mogelijkheid het meest waarschijnlijk. Uit de vroege ‘magma-oceaan’ ontstond een korst die voorafging aan de huidige aardkorst. Die vroege aardkorst was nog rijk aan ijzer, en daardoor zwaar, zodat die later, door subductie, makkelijk in de aardmantel wegzonk. Ondanks de hoge druk op grote diepte is een deel van dit weggezonken materiaal misschien vloeibaar geworden en gebleven. Daarop wijzen ook seismologische onderzoeken die aangeven dat in de diepe aardmantel gebieden onder Afrika en onder het zuidelijk deel van de Stille Oceaan. voorkomen die nog gesmolten zijn, en mogelijk verschillend van andere delen van de aardmantel.



Baffin Island bestaat uit gletsjerijs en wat kale rotsen
(foto Ansgar Walk).


De noordoostkust van Baffin Island
(foto Donn Francis, McGill University,
Montreal, Canada).


Referenties:
  • Jackson, M.G., Carlson, R.W., Kurz, M.D., Kempton, P.D., Francis, D. & Blusztajn, J., 2010. Evidence for the survival of the oldest terrestrial mantle reservoir. Nature 466, p. 857-860.


Copyright © NGV 1999-2017
webmaster@geologischevereniging.nl