Op een strand op een afgelegen eiland in het oosten van Papoea-Nieuw-Guinea, een land gelegen in de zuidwestelijke Stille Oceaan ten noorden van Australië, granaatzand onthult een belangrijke geologische ontdekking. Net als berichten in flessen die over de oceanen zijn gereisd, sedimenten afkomstig van de erosie van rotsen dragen informatie uit een andere tijd en plaats. In dit geval onthullen de korrels van granaatzand een verhaal van reizen van het oppervlak naar diep in de aarde (~ 75 mijl), en dan terugkeren naar de oppervlakte voordat ze als zandkorrels op een strand belanden. Tijdens deze geologische reis, het gesteentetype veranderde toen sommige mineralen werden veranderd, en andere materialen werden opgenomen (opgesloten) in de nieuw gevormde granaten. Het verhaal is bewaard gebleven in granaatcomposities, evenals in hun opgesloten insluitsels:vaste stoffen (bijv. zeer zeldzame mineralen zoals coesiet - een hogedrukvorm van kwarts), vloeistoffen (bijv. water) en gassen (bijv. CO ₂ ).

Suzanne Baldwin, Thonis Family Professor bij de afdeling Aard- en Milieuwetenschappen aan de Syracuse University's College of Arts and Sciences, heeft vele veldexpedities naar Papoea-Nieuw-Guinea geleid. De laatste resultaten van haar team over deze tektonisch actieve regio zijn zojuist gepubliceerd in het prestigieuze tijdschrift Proceedings van de National Academy of Sciences (PNAS) .

Door het rotsrecord te lezen onthulden onderzoekers het recyclingpad van het oppervlak tot diep in de bovenmantel en vervolgens terug naar het oppervlak als gevolg van tektonische en sedimentaire processen. De samenstelling van dat zand bevat ook verschillende belangrijke componenten die laten zien hoe snel deze recycling is gebeurd. In dit geval, doorvoer door de gesteentecyclus vond plaats in minder dan ~ 10 miljoen jaar. Dit lijkt misschien een lange tijd, maar voor deze geologische processen, het is eigenlijk opmerkelijk kort.

Het granaatzand is slechts het laatste stukje van de puzzel om de geologische evolutie van deze regio te begrijpen. Het is de enige locatie op aarde waar actieve opgraving van metamorfe gesteenten onder hoge en ultrahoge druk plaatsvindt tijdens dezelfde gesteentecyclus die deze metamorfe gesteenten heeft voortgebracht. De internationale groep onderzoekers, waaronder Joseph Gonzalez '19 Ph.D. van Syracuse University (nu postdoctoraal onderzoeker van de European Research Council aan de University of Pavia, Italië), doctoraat student Jan Schönig en Professor Hilmar von Eynatten van de Universiteit Göttingen in Duitsland, en Professor Hugh Davies (voorheen van de Universiteit van Papoea-Nieuw-Guinea, nu aan de Australian National University), onthulde hoe de ingesloten insluitsels in granaatzand kunnen worden gebruikt om gesteenterecyclingprocessen binnen actieve plaatgrenszones te bepalen.

Bij actieve plaatgrenzen, zoals degene die het team bestudeerde in het oosten van Papoea-Nieuw-Guinea, convergerende tektonische platen schuiven naar elkaar toe waarbij de ene plaat onder de andere beweegt om een ​​subductiezone te vormen. Tijdens dit proces, gesteenten worden diep in de aarde gebracht. Overuren, krachten op de plaatgrenzen kunnen veranderen en stenen kunnen naar de oppervlakte worden opgegraven via een proces dat bekend staat als lithosferische vervorming. De ingesloten insluitsels bewaren een record van subductie van de korst en snelle opgraving die de bovenmantel en oppervlakteprocessen op deze korte geologische tijdschalen met elkaar verbindt. Door hun benadering toe te passen op zowel moderne sedimenten als sedimentaire gesteenten, onderzoekers kunnen nu het tempo van steenrecyclingprocessen in de geschiedenis van de aarde onthullen.