Nieuw onderzoek van Curtin University naar de manier waarop rotsen smelten in de mantellaag van de aarde heeft nieuwe eigenschappen blootgelegd van de belangrijkste kristalspinel, wat suggereert dat eerdere studies die het gebruikten om het smelten van mantels en tektoniek te bestuderen, mogelijk moeten worden herzien.

Gepubliceerd door Natuurcommunicatie , het onderzoek onder leiding van Curtin Ph.D. student de heer Hamed Gamal El Dien, van de Earth Dynamics Research Group in Curtin's School of Earth and Planetary Sciences, toonde aan dat het kristal spinel, vaak gebruikt door wetenschappers om smeltprocessen in de mantel te definiëren, kunnen worden gewijzigd op manieren die voorheen niet bekend waren, waardoor eerder geologisch onderzoek op dit gebied opnieuw moet worden geëvalueerd.

"Hoewel deze resultaten talrijke onderzoeksresultaten uit het verleden in twijfel trekken, ze bieden ook veel toekomstige toepassingen, de deur openen voor een nieuwe wetenschappelijke trend in het bestuderen van de evolutie van de diepe mantel door de geschiedenis van de aarde, ' zei meneer Gamal El Dien.

De aardmantel is de middelste laag van onze planeet, en is tevens de grootste ongeveer 2900 kilometer dik en goed voor ongeveer 84 procent van het volume van de aarde. Onderzoekers geloven dat deze laag werd gevormd tijdens de vroegste stadia van planetaire differentiatie, toen dichtere metalen zoals ijzer en nikkel zonken om de kern van de aarde te vormen, en lichtere materialen stegen naar het aardoppervlak om de korst te creëren, achterlatend wat wij de mantel noemen.

"De mantel bewaart veel van de geheimen over hoe de aarde zich de afgelopen vier miljard jaar heeft ontwikkeld, inclusief wat de platentektoniek aandrijft zoals wij die kennen. We hebben echter 'boodschappers uit de diepte' nodig om ons in staat te stellen deze geheimen aan te boren, en Spinel doet precies dat, ' zei meneer Gamal El Dien.

"Spinel is een veel voorkomend kristal in de mantelgesteente peridotiet, en in tegenstelling tot andere veel voorkomende gesteentevormende mineralen, Men geloofde dat het zeer resistent was tegen chemische veranderingen tijdens de verschillende geologische processen en gebeurtenissen die mantelgesteenten kunnen aantasten nadat ze voor het eerst kristalliseren. Door dit geloof, spinel is gebruikt als een soort maatstaf of 'boodschapper uit het verleden' bij het evalueren van geologische gebeurtenissen in de mantellaag, omdat men dacht dat het zijn oorspronkelijke chemische samenstelling perfect zou behouden.

"Integendeel, ons onderzoek heeft aangetoond dat spinel kan zijn, en het meeste is geweest, getroffen, door geologische processen nadat het gevormd is, inclusief veranderingen van temperatuur en druk tijdens complexe metamorfe processen, die een impact kunnen hebben op eerdere onderzoeksresultaten."

Onderzoeksco-auteur en projectleider John Curtin Distinguished Professor en Australian Laureate Fellow Professor Zheng-Xiang Li, ook van Curtin's School of Earth and Planetary Sciences, zeiden dat hun nieuwe bevindingen suggereerden dat onderzoekers de samenstelling van spinel moeten herwaarderen, vooral wijzend op mogelijke samenstellingsveranderingen binnen het mineraal die zich in de geologische geschiedenis van de aarde kunnen hebben voorgedaan.

"Eerdere wetenschappelijke bevindingen en theorieën gingen uit van de homogeniteit en primaire samenstelling van spinel, maar ons onderzoek daagt die veronderstellingen uit, ' zei professor Li.

"Spannend, nu we dit weten, we kunnen spinelsamenstelling gebruiken als een tracer om nieuwe, eerder ontgrendelde geheimen van de aardmantel, waardoor we nog meer over onze planeet kunnen ontdekken.

"Bijvoorbeeld, ons werk toonde aan dat spinel een goed dragermineraal is voor vloeibare mobiele elementen en vluchtige stoffen, en heeft het vermogen om dergelijke vloeistoffen en vluchtige stoffen terug te voeren naar de diepe mantel, zoals wat er gebeurt tijdens oceanische plaatsubductieprocessen waarbij oude diepzeebodem 'teruggezogen' wordt naar de aardmantel.

"Eigenlijk, onze bevindingen kunnen leiden tot de ontwikkeling van een nieuwe manier om chemische recycling in de diepe mantel te ontcijferen door de niet-traditionele isotopen te analyseren, zoals lithium, zink, titaan en nikkel, aanwezig in spinel."

Onderzoekers gebruikten de Geoscience Atom Probe op nanoschaal van het John de Laeter Research Center van de Curtin University om hun onderzoek naar de chemische heterogeniteit van spinel te voltooien.