Ver onder de roze zandstranden van Bermuda en de turquoise getijden, geowetenschappers hebben het eerste directe bewijs ontdekt dat materiaal van diep in de overgangszone van de aardmantel - een laag die rijk is aan water, kristallen en gesmolten gesteente - kunnen naar de oppervlakte sijpelen om vulkanen te vormen.

Wetenschappers weten al lang dat vulkanen ontstaan ​​wanneer tektonische platen (die over de aardmantel reizen) samenkomen, of als gevolg van mantelpluimen die opstijgen uit de kern-mantelgrens om hotspots te maken op de aardkorst. Maar het verkrijgen van bewijs dat materiaal afkomstig uit de overgangszone van de mantel - tussen 250 tot 400 mijl (440-660 km) onder de korst van onze planeet - vulkanen kan veroorzaken, is nieuw voor geologen.

"We hebben een nieuwe manier gevonden om vulkanen te maken. Dit is de eerste keer dat we een duidelijke indicatie hebben gevonden van de overgangszone diep in de aardmantel dat vulkanen zich op deze manier kunnen vormen, " zei senior auteur Esteban Gazel, universitair hoofddocent bij de afdeling Aard- en Atmosferische Wetenschappen aan de Cornell University. Het onderzoek gepubliceerd in Natuur .

"We verwachtten dat onze gegevens zouden aantonen dat de vulkaan een mantelpluimformatie was - een opwelling van de diepere mantel - net zoals het is in Hawaï, " zei Gazel. Maar 30 miljoen jaar geleden, een verstoring in de overgangszone zorgde ervoor dat een opwelling van magmamateriaal naar de oppervlakte kwam, het vormen van een nu slapende vulkaan onder de Atlantische Oceaan en vervolgens het vormen van Bermuda.

Met behulp van een 2, 600 voet (meer dan 700 meter) kernmonster geboord in 1972, gehuisvest aan de Dalhousie University, Nova Scotia—co-auteur Sarah Mazza van de Universiteit van Münster, in Duitsland, de doorsnede voor isotopen beoordeeld, sporenelementen, bewijs van watergehalte en ander vluchtig materiaal. De beoordeling leverde een geologische, vulkanische geschiedenis van Bermuda.

"Ik vermoedde eerst dat het vulkanische verleden van Bermuda speciaal was toen ik de kern bemonsterde en de diverse texturen en mineralogie opmerkte die bewaard zijn gebleven in de verschillende lavastromen, " Zei Mazza. "We bevestigden snel extreme verrijkingen in samenstellingen van sporenelementen. Het was spannend om onze eerste resultaten te bespreken... de mysteries van Bermuda begonnen zich te ontvouwen."

Van de kernmonsters, de groep ontdekte geochemische handtekeningen uit de overgangszone, die grotere hoeveelheden water bevatte die in de kristallen waren ingekapseld dan werden gevonden in subductiezones. Water in subductiezones wordt teruggevoerd naar het aardoppervlak. Er is genoeg water in de overgangszone om minstens drie oceanen te vormen, volgens Gazel, maar het is het water dat steen helpt smelten in de overgangszone.

De geowetenschappers ontwikkelden numerieke modellen met Robert Moucha, universitair hoofddocent Aardwetenschappen aan de Universiteit van Syracuse, om een ​​verstoring te ontdekken in de overgangszone die waarschijnlijk materiaal uit deze diepe mantellaag dwong om te smelten en naar de oppervlakte te sijpelen, zei Gazel.

Ondanks meer dan 50 jaar isotopenmetingen in oceanische lava's, de eigenaardige en extreme isotopen gemeten in de Bermuda-lavakern waren niet eerder waargenomen. Nog, deze extreme isotopensamenstellingen stelden de wetenschappers in staat om de unieke bron van de lava te identificeren.

"Als we beter gaan kijken, Ik geloof dat we deze geochemische handtekeningen op meer plaatsen zullen vinden, " zei co-auteur Michael Bizimis, universitair hoofddocent aan de Universiteit van South Carolina.

Gazel legde uit dat dit onderzoek een nieuwe verbinding biedt tussen de overgangszonelaag en vulkanen op het aardoppervlak. "Met dit werk kunnen we aantonen dat de overgangszone van de aarde een extreem chemisch reservoir is, " zei Gazel. "We beginnen nu pas het belang ervan in te zien in termen van wereldwijde geodynamica en zelfs vulkanisme."

Zei Gazel:"Onze volgende stap is om meer locaties te onderzoeken om het verschil te bepalen tussen geologische processen die kunnen leiden tot intraplate-vulkanen en om de rol van de overgangszone van de mantel in de evolutie van onze planeet te bepalen."