NGV-Geonieuws 172 artikel 1094

NGV-Geonieuws: elektronisch geologisch tijdschrift


Oktober 2010, jaargang 12 nr. 7 artikel 1094

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 172! Op de huidige pagina is alleen artikel 1094 te lezen.

<< Vorig artikel: 1093 | Volgend artikel: 1095 >>

1094 Perovskiet van de grenszone tussen mantel en kern
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 Mineralen !     Klik hier om dit artikel af te drukken !

Op 2900 km diepte gaat de aardmantel over in de aardkern. Hoewel de mantel vast is en de buitenkern vloeibaar, lijkt er sprake van een overgangszone. Daarvan is buitengewoon weinig bekend, omdat gesteenten van die diepte nooit het aardoppervlak hebben bereikt. Bijna alles wat we ervan weten berust op de interpretatie van geofysische gegevens. Zo neemt de snelheid van seismische schokgolven plotseling af, soms tot niet meer dan 70% van de oorspronkelijke waarde, als ze dicht bij de mantel/kern-grens komen. Daaruit is onder meer opgemaakt dat de gesteenten in de onderste mantel deels gesmolten zijn, en dat er in die mysterieuze overgangszone sprake moet zijn van een soort magma-oceaan. Dat lijkt nu bevestigd te worden door experimenten, waarbij peridotiet (het gesteente waaruit de aardmantel waarschijnlijk grotendeels is opgebouwd) tot smelten is gebracht bij een temperatuur van 4200 K.

De druk in de grenszone tussen mantel en kern is ongeveer 1,4 miljoen maal zo hoog (140 gigapascal) als aan het aardoppervlak, en de temperatuur ligt boven de 4000 K. Dat betekent dat er chemische reacties kunnen plaatsvinden waarvan we geen enkel idee hebben. Ook kan materie in een vorm verkeren die ons onbekend is. Toch is het mogelijk om die omstandigheden op laboratoriumschaal na te bootsen, zij het alleen op een zodanig kleine schaal (enkele micrometers) dat daaruit slechts conclusies met beperkte waarde kunnen worden getrokken.

Bij deze experimenten gaat het om een soort cel waarin materie kan worden opgesloten die vervolgens zodanig onder druk en verhoogde temperatuur wordt gebracht dat de omstandigheden vergelijkbaar zijn met die op de mantel/kern-grens. Bij de nu uitgevoerde experimenten was de in de cel geplaatste materie chemisch vergelijkbaar met die van peridotiet. Na blootstelling aan de extreme omstandigheden was dit materiaal in verschillende vaste en vloeibare stoffen omgezet. Het brokje materiaal, van ongeveer een honderdste millimeter in doorsnede, bestond toen uit een fijne massa die een vorm van perovskiet [(Mg,Fe)SiO3] vertegenwoordigt (een mineraal met vrijwel dezelfde samenstelling als peridotiet; het kan worden beschouwd als een hoge-druk variant, die waarschijnlijk peridotiet in het diepere deel van de aardmantel vervangt). De perovskiet is lichtgrijs gekleurd op de foto (de donkere aders en vlekken op de foto zijn aangerijkt aan ijzer).

Het brokje materiaal is onderzocht met gespecialiseerde aparatuur, vergelijkbaar met röntgen analyse. Uit deze röntgenanalyse kon worden opgemaakt welke mineralen het eerst waren gesmolten, en ook kon worden vastgesteld hoe de langzame smelting van het materiaal verliep met toenemende temperatuur en druk (d.w.z. met toenemende diepte in de aarde). Het belangrijkst voor het opsmelten bleek de temperatuur: 4200 K was duidelijk een drempelwaarde. Bij het opsmelten ontstonden ook vloeistoffen met een hoge dichtheid; deze vloeistoffen kunnen diverse chemische elementen bevatten. Met de behaalde resultaten hoopt men meer inzicht te krijgen in de ontwikkelingsgeschiedenis van de vroegste aarde.



SEM-opname van een stukje 'mantelmateriaal' op een koperen ondergrond.
De schaalstreep is 2 micrometer lang.

Referenties:
  • Fiquet, G., Auzende, A.L., Siebert, J., Corgne, A., bureau, H., Ozawa, H. & Garbarino, G., 2010. Melting of peridotite to 140 gigapascals. Science 329, p. 1516-1518.

Foto: 8 G. Fiquet.


Copyright © NGV 1999-2017
webmaster@geologischevereniging.nl