Hitta hit:
T-bana: Universitetet
Frescativägen 40

Ordinarie öppettider:
Tisdag-söndag 10-18


  • Huvudmeny

Nya insikter om jordens tidiga mantelutveckling,     och konsekvenser för kontinenternas tillväxt

Diagram över Epsilon-Hf versus tid

Diagram över Epsilon-Hf versus tid för Pilbara-kratonen i västra Australien

Sammanfattning

Sett ur vårt solsystems perspektiv är kontinental jordskorpa en unik berggrund. När och hur den första kontinentala jordskorpan bildades är dock en vida omdiskuterade frågor. Mängden kontinental jordskorpa har stor inverkan på grundläggande geokemiska cykler, såsom kol- och kiselcykeln. Tillväxt och nedbrytning av kontinental jordskorpa verkar ha en avgörande roll för att reglera balansen av växthusgaser över geologiska tidsrymder. Magmatism som bygger upp jordskorpa tillför koldioxid till atmosfären genom vulkanism, medan vittringsprocesser tar upp och binder koldioxid.

Då jorden bildades för ca 4,5 miljarder år sedan fanns det inga kontinenter, utan dessa har genererats genom smältor från manteln genom årmiljonerna. För att kunna klargöra när och hur detta skedde måste man känna till hur mantelns sammansättning förändrats över tid, eftersom det finns en direkt koppling till kontinenternas bildande.

I dagsläget görs grova antaganden för manteln utveckling, vilka delvis ligger till grund för beräkningsmodeller för kontinenternas tillväxt. I nyligen presenterade tillväxtmodeller drar man slutsatsen att 30–50% av den nuvarande mängden jordskorpa redan hade bildats före 3,5 miljarder år sedan. Detta resultat står i stark kontrast till det faktum att mindre än 1% av den jordskorpa som vi kan observera är äldre än 3,5 miljarder år. För att få en bättre förståelse och kunna förklara dessa motstridiga resultat, behövs avsevärt bättre kunskap om mantelns sammansättning för 3,5 miljarder år sedan.

Detta projekt har målsättningen att karakterisera mantelns sammansättning för ca. 3,5 miljarder år sedan. Tidigare studier inom ämnet har fokuserat på hela bergarter, vilket medför att resultaten blir osäkra på grund av att postmagmatiska geologiska processer påverkat de primära signalerna. Jag kommer dra nytta av en metod som utvecklats vid Lunds universitet, och som möjliggör att få fram kristaller av mineralet baddeleyit (ZrO2) som enbart kristalliserar vid magmatiska processer. Detta innebär att analyser av baddeleyit med hög säkerhet genererar signaler som speglar mantelns sammansättning vid bildningstillfället.

Den enda kända bevarade berggrund som är äldre än 4 miljarder år, utgörs av krustala fragment i nordvästra Kanada. De äldsta sammanhängande berggrundsleden återfinns på Grönland och utgörs av ca. 3,8 miljarder år gamla bergarter. Sammanhängande berggrund mellan 3,6 till 3 miljarder år återfinns i liten mängd inom de flesta av Jordens kontinenter. Problemet med majoriteten av dessa bergarter är att de sedan dess bildande blivit mer eller mindre påverkade av postmagmatiska geologiska processer. Denna yttre påverkan har stört den initiala kemiska sammansättning dessa bergarter erhöll vid sitt bildande.

I Pilbara i nordvästra Australien finns dock den äldsta (ca. 3,5 miljarder år gamla) välbevarade jordskorpan på vår planet. Denna berggrund har genom årmiljonerna klarat sig ifrån påverkan som förändrar dess sammansättning, och här kan vi förvänta oss att finna de baddeleyitkristaller som krävs för studien. Genom att provta mantel-bergarter från detta område och analysera mineralet baddeleyit, kan man fastställa mantelns sammansättning vid tidpunkten för bergartens bildande.

Det har föreslagits att Pilbara bildats genom omarbetning av äldre redan existerande jordskorpa. Dessa teorier baseras på sekundär information såsom ärvda zirkoner och modellering som bygger på samma antaganden som nämns i tillväxtmodellerna ovan. En systematisk genomgång av bergarterna i de äldsta delarna av Pilbara, i kombination med en känd sammansättning hos manteln vid tidpunkten för dessa bergarters bildande kommer ge viktig information för att vidareutveckla, eller bestrida, dessa hypoteser. Ett fastställande av mantelns sammansättning under jordens tidiga utvecklingsfas kommer att eliminera stora osäkerheter kring tajmningen av de första jordskorpebildande processerna på vår jord, såsom i Pilbara. Vidare kommer denna studie, oberoende av utfall, leda till en ökad förståelse kring diskrepansen mellan mängden idag existerande, och modellerad >3,5 miljarder år gammal jordskorpa.

Projektet finansieras av Vetenskapsrådet (VR).

Projektdeltagare vid NRM

Externa projektdeltagare

  • Anthony Kemp, University of Western Australia