Maan mantereet ovat saattaneet syntyä suurien vuoristoalueiden alla, kuten Andien.
Uusi tutkimus yhdistää salaperäisen puuttuvan hivenaineen, muinaisen tulivuoren hajottaman 66 miljoonan vuoden vanhan kiven, ja tietokannan kaikesta kivikemiasta, jonka tutkijat ovat analysoineet viime vuosisadalla, selittää miksi maapallolla on mantereita. Julkaistu 16. tammikuuta Nature Communications -lehdessä, tutkimus viittaa siihen, että missä vuoret syntyvät, niin ovat myös maanosat.
"Se on kuin palapeli", sanoi tutkimuksen johtaja Ming Tang, geologian tutkijatohtori Rice Universityssä Houstonissa. "Tässä mannermaisessa palapelissä puuttuu osa ja näyttää siltä, että löysimme vastauksen."
Puuttuva pala
Puuttuva kappale on harvinaisen maametallin nimeltään niobium. Maapallon keskikerroksessa, jota kutsutaan vaipana, samoin kuin valtameren kuoressa (planeetan ulkokerroksen se osa, jota peittää meri), niobium ja toinen harvinaisten maametallien elementti, tantaali, esiintyvät tyypillisesti yhdenmukaisessa suhteessa. Mannerkuori on outo, Tang kertoi Live Science: lle. Mantereiden muodostava kuori on niobiumissa suhteellisen vähän.
Tapaus puuttuvasta niobiumista mantereen kuoressa on ravittu geotieteilijöitä vuosikymmenien ajan. Tang metsästi sitä kiven geokemian tietokannassa, jota ylläpitää Max Planck Institute Saksassa. Hän haki subduktiovyöhykkeitä, joissa kuori jauhaa vaipan ja magman muotoon. Tällä magmalla on jäähdytettynä mahdollisuus luoda mantereita. Niobium ei puutunut monista näistä subduktiovyöhykkeistä, Tang löysi. Mutta sitä puuttui omituisesti tietyiltä Andien kaltaisilta vuoristoalueilla.
Andit ovat massiivinen vuoristoalueiden rakennusalue, jota saavat lähistöllä sijaitsevat subduktiovyöhykkeet. Kun valtamerenkuori Etelä-Amerikan rannikolla rypistyy mantereen kuoren alapuolelle, levottomat Andit nousevat ja magma puhuu joistakin maan korkeimmista tulivuorista, Tang sanoi.
Andien kaltaiset alueet, jotka muodostavat subduktiovyöhykkeen yläpuolella, tunnetaan mantereenkaarina, ja ne ovat erityisiä, koska niiden kuori on noin kaksi kertaa paksumpi kuin tavallinen mannerkuori, Tang sanoi. Valitettavasti tämän kuoren pohjassa olevien kivien kemia on mysteeri. Lähes 50 mailia (80 km) pinnan alapuolella, nämä kivet ovat saavuttamattomissa.
Syötä ksenoliitti
Onneksi Yhdysvaltojen länsiosien Sierra Nevadan vuoret olivat aiemmin aktiivinen vuoristoalueiden rakennusalue, kuten nykyään Andit. Tang yhdessä Rice University -petrologistin Cin-Ty Leen kanssa ja heidän kollegansa analysoivat näytteen kivistä, joka muodostui noin 66 miljoonaa vuotta sitten ja joka työnnettiin pintaan tulivuorenpurkauksessa noin 25 miljoonaa vuotta sitten. Tämä kallio, jota kutsuttiin ksenolitiksi, muodostui alun perin syvälle Sierra Nevadan juurelle, kun ne olivat aktiivisia mannerkaaria - tutkijat löysivät kallion Arizonasta.
Kivi "saattaa tarjota erittäin mukavan, erinomaisen analogin Andien alla olevalle syvälle kuorelle", Tang sanoi.
Analyysi osoitti, että mannerkaaren ksenolitilla oli ylimääräistä niobiumia. Tang ja hänen kollegansa olivat löytäneet mantereen puuttuvan harvinaisten maametallien elementin: Kadonnut niobium on juuttunut mannerkaarten pohjaan.
Niobium jää loukkuun niin syvälle, että ainutlaatuiset olosuhteet ovat näiden maapallonkuoren superpaksujen osien alla. Mannerkaarien alla vaipan paine on paksun kuoren takia, Tang sanoi. Korkeassa paineessa titaanim mineraali, nimeltään rutiili, kiteytyy magmasta. Rutiili sattuu ansaan suuria määriä niobiumia, ei paljon tantaalia. Se on myös erittäin tiheä, joten se kuuluu syvälle kuoreen, kun muut kivet kiertävät pintaa kohti.
Koska mantereenkuoresta puuttuu niobium, sen on täytynyt muodostua näissä mannerkaari-olosuhteissa, Tang sanoi. Ja se tarkoittaa, että Andien kaltaiset paikat todennäköisesti pitivät maapallon kaikkien maanosien siemeniä.
"Jokainen mantereen pala, joka tällä hetkellä seisomme, luultavasti alkoi näillä vuoristorakentamisprosesseilla", Tang sanoi.
