Studienergebnisse zeigen, dass die Plattentektonik die veränderte Zusammensetzung des oberen Erdmantels bestimmt

Auf der heutigen Erde verändert die Plattensubduktion kontinuierlich die chemische Zusammensetzung des konvektiven Mantels, und verschiedene Mantelquellen, die mit diesen Prozessen in Zusammenhang stehen, wurden umfassend untersucht. Doch wann trat die globale chemische Heterogenität des konvektiven Mantels zum ersten Mal in der geologischen Geschichte der Erde auf? Wie könnte die geodynamische Entwicklung der Erde die chemische Zusammensetzung des konvektiven Mantels im Laufe der Zeit beeinflusst haben?

Forscher des Instituts für Ozeanologie der Chinesischen Akademie der Wissenschaften (IOCAS) versuchten zusammen mit Mitarbeitern aus Australien, der Schweiz und den Vereinigten Staaten, diese Fragen durch eine umfassende Zusammenstellung geochemischer Daten und Isotopenstudien zu intrakontinentalen Basaltgesteinen im letzten Jahr zu beantworten Milliarden Jahre. Jahre.

„Diese Studie wirft Licht auf den langfristigen Stoffkreislauf der Erde über geologische Zeiträume hinweg“, sagte Professor Liu He vom IOCAS, korrespondierender Autor der Studie.

Die Studie wurde veröffentlicht in Wissenschaftliche Fortschritte am 16. Oktober.

Die statistische Analyse intrakontinentaler Basaltzusammensetzungen zeigt, dass intrakontinentale Basalte mit geochemischen Signaturen, angereichert mit Neodym (Nd)-Isotopen (εNd < 0), erst vor etwa 300 Millionen Jahren auftraten. Dieser Zeitraum fällt mit dem Auftreten von Kimberliten zusammen, die Anzeichen einer Beteiligung von Krustenmaterial aufweisen. Diese Ergebnisse deuten auf eine Veränderung der Zusammensetzung des konvektiven Mantels auf globaler Ebene hin.

Da die paläogeographischen Standorte angereicherter intrakontinentaler Basalte und Kimberlite darauf hindeuten, dass die Mantelanreicherung nicht durch die Entfernung von Subduktionszonen beeinflusst wurde, schlugen die Forscher vor, dass die angereicherten Signaturen in diesen intrakontinentalen Basalten und Kimberliten von Ereignissen älterer und weiter entfernter Subduktionsorte herrühren.

Die moderne Plattentektonik, die durch die Subduktion der kontinentalen Kruste und das Aufbrechen tiefer Platten gekennzeichnet ist, begann im späten Neoproterozoikum (vor etwa 600 bis 700 Millionen Jahren). Unter dem modernen tektonischen Regime führten weit verbreitete Kaltsubduktion und Subduktion der kontinentalen Kruste zusammen mit einem erhöhten Subduktionsfluss während der Entstehung von Superkontinenten dazu, dass Materialien aus der Kruste und dem oberen Mantel in den unteren Mantel gelangten. Nach mehr als 300 Millionen Jahren könnten diese subduzierten Platten durch Mantelauftrieb in den oberen Erdmantel transportiert werden.

„Dieser Prozess könnte die Zusammensetzung des konvektiven Mantels grundlegend verändert und zur Bildung angereicherter Magmen beigetragen haben, was letztendlich zu einer chemischen Heterogenität des Mantels auf globaler Ebene geführt hat“, sagte Erstautor Dr. Chen Qian vom IOCAS.

Die Entdeckung angereicherter, aus dem Erdmantel stammender Magmen, die etwa vor ca. Den Forschern zufolge liefern 300 Millionen Jahre nach Beginn der modernen Plattentektonik wichtige Informationen über die durch die Plattentektonik angetriebenen Prozesse, die an der Zusammensetzungsvielfalt des konvektiven Erdmantels beteiligt sind.

„Der Zeitplan stimmt mit Modellen überein, die darauf hindeuten, dass subduzierte Materialien eine beträchtliche Zeit benötigen, um durch diese dynamischen Prozesse die Zusammensetzung des oberen Mantels zu beeinflussen“, sagte Professor Liu.