Wetenschap
Veranderde oceanische korst kan bijdragen aan boogmagma's
Als belangrijke subductiecomponent is de gewijzigde oceanische korst (AOC) wijdverspreid op de oceanische zinkende plaat en kan deze aanzienlijk bijdragen aan de chemie van boogmagma's. Het identificeren van deze bijdrage in boogmagma's is echter een uitdaging omdat AOC niet zo rijk is aan onverenigbare elementen als sedimenten, en ook niet zo'n hoge H2 heeft. O-concentraties net als serpentinieten. Daarom is het noodzakelijk om een gevoelige tracer voor subductie van AOC te vinden.
Dr. Zhang Yuxiang van het team van prof. Zeng Zhigang van het Instituut voor Oceanologie van de Chinese Academie van Wetenschappen (IOCAS), samen met prof. Turner Simon van Macquarie University en prof. Huang Fang van de Universiteit voor Wetenschap en Technologie van China, ontdekte dat een combinatie van Ba-Sr-Nd-isotopen zou de aanwezigheid van gerecycled AOC in boogmagma's effectief kunnen identificeren.
Het onderzoek werd gepubliceerd in Journal of Geophysical Research:Solid Earth .
Een kenmerkend geochemisch kenmerk van AOC is de ontkoppeling van de Sr-Nd-isotopen, dat wil zeggen dat AOC, vergeleken met ongewijzigde oceanische aardkorstgesteenten, hogere 87 Sr/ 86 Sr maar vergelijkbaar 143 Nd/ 144 Nd. Dienovereenkomstig verschilt AOC van de mantelarray in de Sr-Nd-isotoopgrafiek.
Interessant is dat dit kenmerk van de ontkoppeling van Sr-Nd-isotopen vaak wordt waargenomen in intra-oceanische booggesteenten. Veel onderzoekers beschouwen de ontkoppeling van de Sr-Nd-isotoop dan ook als een indicator voor de bijdrage van gerecycled AOC. Voordat we deze conclusie trekken, is het echter noodzakelijk om de invloed van uit sediment afkomstige smelt of vloeistof te elimineren.
In deze studie verzamelden de onderzoekers de Sr-Nd-isotopen en concentraties van Ba, Th, Yb voor mondiale booggesteenten. Ze ontdekten dat de omvang van de ontkoppeling van de Sr-Nd-isotoop van booggesteenten positief gecorreleerd is met Ba/Th, maar negatief gecorreleerd met Th/Yb, wat suggereert dat de ontkoppeling van de Sr-Nd-isotoop geen verband houdt met sedimentbijdragen.
Bovendien ontdekten ze dat de booggesteenten met een meer uitgesproken Sr-Nd-isotoopontkoppeling doorgaans hogere Ba-isotoopverhoudingen hebben, wat ook een kenmerk is van de van AOC afkomstige vloeistof; Belangrijker nog is dat dit fenomeen voorkomt in veel subductiezones zoals Mariana, Tonga en Kermadec.
Daarom kan er een sterk verband worden gelegd tussen subductie AOC, zware Ba-isotoopsamenstellingen en de Sr-Nd-isotoopontkoppelingssignatuur in eilandbogen, wat een krachtig hulpmiddel oplevert voor het volgen van de AOC-recycling in subductiezones.
Bovendien ontdekten de onderzoekers dat op mondiale schaal de omvang van de ontkoppeling van Sr-Nd-isotopen positief gecorreleerd is met de B-isotoopverhouding, die een effectieve tracer is voor subductie van serpentiniet.
"Dit betekent dat onderworpen AOC en serpentiniet mogelijk gekoppeld gedrag vertonen tijdens het uitdrogen van platen, wat van groot belang is voor het begrijpen van de materiaaloverdracht in subductiezones", zegt dr. Zhang Yuxiang, eerste auteur van het onderzoek.