CHAMPAIGN, Ill. – Az Illinoisi Egyetem kutatójának közelmúltbeli kísérletei rávilágítottak arra, hogyan képződnek üvegszerű anyagok – gyorsan megfagyott olvadékok – a xenolitoknak nevezett egzotikus köpenydarabokban, és hogyan emelkednek fel a magmák a köpenyben hőhatás helyett kémiai reakciók révén befolyásolhatja a lávakibocsátást a Föld felszínén.
"A felszálló magmában lévő nátrium alacsonyabb nyomáson gyorsan bediffundálhat a környező köpenybe, alapvetően megváltoztatva a köpeny olvadási folyamatát" - mondta Craig Lundstrom, az UI geológia professzora."A nátrium beszivárgása miatt szilícium-dioxidban gazdag üvegek keletkeznek a xenolitokban, és az óceánközépi gerincek alatt található köpeny rendellenes ásványi összetétele."
A xenolitok olyan köpenydarabok, amelyek a vulkánkitörés során leszakadnak, és a felszínre kerülnek. A xenoliton belül egykori olvadékok találhatók - ma már üvegként találhatók -, amelyek radikálisan különböznek a köpenyből tipikusan kiáramló magmától, a baz alttól. Az üvegek a legfelső köpeny két elsődleges szilikát ásványa, az olivin és az ortopiroxén között helyezkednek el.
"Xenolitokat találtak az óceáni szigetekről és a kontinentális vulkáni környezetből származó lúgokban gazdag magmákban világszerte" - mondta Lundstrom. "De az üveges régiók eredetét és azt, hogy miért van sajátos elemi összetételük, kevéssé ismerték."
A lehetséges kémiai kölcsönhatás tanulmányozása érdekében Lundstrom először szintetizált a köpeny mélyén talált magmából és a felszínhez sokkal közelebb elhelyezkedő köpenyből egy magas hőmérsékletű, nagynyomású készülékben. Ezután ezeket a mintákat ugyanabba a készülékbe helyezte, és 10 percig "főzte". A minták lehűtése után szétválasztotta és elemezte ásványtani összetételüket.
„Általában úgy gondoljuk, hogy a magmák nagyon lassan mozognak, a geológiai folyamatok pedig több százezer év alatt zajlanak le, ezért igazán elképesztő, hogy mennyi minden történik mindössze 10 perc alatt” – mondta Lundstrom. "Ebben a rövid idő alatt jelentős migráció ment végbe, mivel a nátrium az olvadékon keresztül az ásványszemcsék között diffundált, jelentősen megváltoztatva az anyag összetételét."
A pozitív visszacsatolási körben a beszivárgó nátrium hatására az ortopiroxén olivinné bomlik, és a különleges összetétel megolvad. Ez az olvadás viszont még több nátrium beszívását okozza. Az olivin növekedése és az ortopiroxén csökkenése a diffúzívan beszivárgott köpenydarabban egy másik zavarba ejtő megfigyelésre is magyarázatot adhat: ezeknek az ásványoknak a rendellenes arányát az alatta lévő sekély köpeny régióban. óceánközépi gerincek.
"Hawaii szigetekhez hasonló vulkáni építményekre hajlamosak vagyunk úgy gondolni, hogy azok a köpeny forró pontjaiból származnak" - mondta Lundstrom. "De ezek az eredmények azt mutatják, hogy a nátriumban gazdag, szilícium-dioxidban szegény magma kémiai reakciók során a környező köpeny megolvadását okozhatja anélkül, hogy hatalmas mennyiségű hőt idézne elő."
A diffúziós folyamat a Földet borító hideg litoszféra "lemezek" megolvasztásához is fontos lehet - mondta Lundstrom, aki a Nature folyóirat február 3-i számában számolt be eredményeiről.
