Niedawne wykonanie rdzenia wiertniczego o głębokości 1268 metrów w płaszczu Ziemi z grzbietu środkowoatlantyckiego pozwoliło uzyskać nowy wgląd w skład minerałów i procesy w nim występujące, podważając istniejące modele geologiczne i podkreślając rolę wierceń głębinowych w odkryciach naukowych.
Rekordowy rdzeń wiertniczy o głębokości 1268 metrów (4160 stóp) włożony do płaszcza Ziemi, pobrany z Grzbietu Śródatlantyckiego na północnym Atlantyku, dostarczył głębokich i szczegółowych mineralogicznych wglądów w płaszcz oceaniczny. Odkrycia ujawniają nowe spojrzenie na skład płaszcza, głęboką geologię Ziemi i potencjalne warunki biogeochemiczne związane z początkami życia.
Zrozumienie płaszcza Ziemi ma kluczowe znaczenie dla zrozumienia ważnych szczegółów układu ziemskiego, w tym ziemskiego magmatyzmu, tworzenia się skorupy i obiegu pierwiastków pomiędzy wnętrzem planety, hydrosferą, atmosferą i biosferą. Większość tego, co wiadomo, opiera się na skałach wydobytych z dna oceanu.
Jednakże próbkom tym często brakuje krytycznego kontekstu geologicznego i podlegają one zmienionej mineralogii w wyniku procesów magmowych i wietrzenia dna morskiego, w tym serpentynizacji. Chociaż rdzenie skalne perydotytów głębinowych – głównej skały górnego płaszcza Ziemi – mogą zapewnić ciągły zapis, wiercenie otworów o głębokości kilometra niezbędnych do ich uzyskania okazało się wyzwaniem.
Niedawny sukces wiertniczy
Obecnie Johan Lissenberg i współpracownicy donoszą o odtworzeniu i scharakteryzowaniu prawie ciągłego rdzenia wiertniczego o długości 1268 metrów z serpentynowanego perydotytu płaszcza głębinowego z grzbietu środkowoatlantyckiego. Rdzeń wiertniczy zebrano w 2023 r. podczas ekspedycji 399 w ramach Międzynarodowego Programu Odkryć Oceanów (IODP) z aktywnego hydrotermalnie regionu zwanego Masywem Atlantydy. Lissenberga i in. udokumentowali znaczące różnice mineralogiczne w całym rdzeniu w różnych skalach, w tym w poziomach serpentynizacji.
Zawartość piroksenu w próbce była również nieoczekiwanie niska w porównaniu z innymi próbkami perydotytu głębinowego na całym świecie, co może wynikać z wysokiego stopnia wyczerpania i rozpuszczania piroksenu podczas płynięcia stopu. Ponadto, w przeciwieństwie do powszechnych modeli, stwierdzono, że migracja stopu nie wiąże się z upwellingiem płaszcza. Autorzy zaobserwowali interakcję hydrotermalną płyn-skała w całym rdzeniu, z wietrzeniem oksydacyjnym do głębokości 200 metrów. Odkryto także, że intruzje gabroiczne odgrywają nieoczekiwaną rolę w przemianach hydrotermalnych i regulowaniu składu płynów z kominów hydrotermalnych zawierających perydotyty, które zaproponowano jako modele środowisk, w których chemia prebiotyczna mogła prowadzić do rozwoju życia na wczesnej Ziemi i innych planetach. ciała.
„Dziesiątki lat pobierania próbek z dna oceanu metodą pogłębiania stworzyły przybliżony mineralogiczny obraz płaszcza. Jednak każda nowa misja wiertnicza ujawnia zaskakujący obraz płaszcza i formowania się skorupy oceanicznej” – pisze Eric Hellebrand w powiązanej perspektywie. „Bardziej ambitne projekty wiertnicze odkryją ważne elementy pozwalające zrozumieć biogeochemiczne skutki płaszcza oceanicznego”.
Literatura: „Długi odcinek serpentynizowanego perydotytu zubożonego płaszcza” autorstwa C. Johana Lissenberga, Andrew M. McCaiga, Susan Q. Lang, Petera Bluma, Natsue Abe, Williama J. Brazeltona, Rémi Coltata, Jeremy’ego R. Deansa, Kristin L. Dickerson, Marguerite Godard, Barbara E. John, Frieder Klein, Rebecca Kuehn, Kuan-Yu Lin, Haiyang Liu, Ethan L. Lopes, Toshio Nozaka, Andrew J. Parsons, Vamdev Pathak, Mark K. Reagan, Jordyn A. Robare, Ivan P. Savov, Esther M. Schwarzenbach, Olivier J. Sissmann, Gordon Southam, Fengping Wang, C. Geoffrey Wheat, Lesley Anderson i Sarah Treadwell, 8 sierpnia 2024 r., Nauka.
DOI: 10.1126/science.adp1058
„Głębsze zanurzenie się w płaszcz Ziemi”, Eric Hellebrand, 8 sierpnia 2024 r., Nauka.
DOI: 10.1126/science.adr2490
