Jubileum for ny innsikt i Jordas dynamikk

CEED arrangerte nylig et jubileums-seminar for to revolusjonerende gjennombrudd som har revitalisert interdisiplinær forskning i mineralogi, seismologi og geodynamikk.  7. mai, 2004 publiserte tidsskriftet Science en artikkel som viste at mineralet Mg-perovskitt blir omvandlet til et nytt mineral, post-perovskitt, helt nederst i Jordas mantel. Mg-perovskitt er Jordas mest utbredte mineral.  Den nedre mantelen mellom 660 og 2890 km dyp utgjør 56% av Jordas volum og inneholder omtrent 75% Mg-perovskitt.

Faseovergangen fra Mg-perovskitt til post-perovskitt gjorde det mulig å forklare mesteparten av de tidligere gåtefulle seismologiske observasjonene i det området som kalles D”-sonen, like over grensen til Jordas ytre kjerne. Denne overgangen kan gi viktig informasjon om de store horisontale og vertikale temperaturvariasjonene nederst i mantelen.  Tilstedeværelsen av post-perovskitt i de kaldeste områdene av D”-sonen, og trolig også innenfor to jern-rike lavhastighetsområder, der skjærbølgene fra store jordskjelv forplanter seg saktere enn i gjennomsnittsmantelen, vil forsterke de kalde og varme materialstrømmene like over kjernen.  Dette letter varmetransporten fra kjerne til mantel og påvirker Jordas utviklingsmønster. 

Oppdagelsen av post-perovskitt-overgangen stimulerte og akselererte den interdisiplinær forskningsaktiviteten i seismologi, høytrykksmineralogi og geodynamikk. Dette illustreres ved eksepsjonelt høye siteringstall for den første artikkelen i Science i mai (Murakami et al. 2004) og en senere artikkel i Nature i juli (Oganov & Ono, 2004). Disse er sitert henholdsvis 819 og 631 ganger i andre tidsskriftartikler i løpet av tiårsperioden.

Det andre viktige 2004-gjennombruddet for vår innsikt i Jordas indre dynamikk kom med en artikkel av Burke og Torsvik i Earth and Planetary Science Letters i oktober-november. De gjorde paleogeografiske rekonstruksjoner av utbruddsstedene til 25 store basaltprovinser med ulike aldre opp til 200 millioner år.  I slike rekonstruksjoner ligger basaltprovinsene med få unntak nær overflateprojeksjonene av yttergrensene til de to store lavhastighetsområdene (slik de fremstår i dag).  I en serie med påfølgende artikler har forskergruppen til professor Trond Torsvik, som i dag leder Senter for Jordens utvikling og dynamikk (CEED), utvidet og nyansert dette sammenfallende mønsteret.  Denne revolusjonerende oppdagelsen tyder på at lavhastighetsområdene har vært stabile i over 300 millioner år, og at yttergrensene er gunstige for utvikling og fokusering av oppdrift av oppvarmet, lett materiale.

Opprinnelsen og alderen til lavhastighetsområdene nederst i mantelen er et høyt prioritert forskningsfelt ved CEED.  Dersom vi kan finne sikre tegn til at lavhastighetsområdene er gamle og har vært stabile i tidsperioder som overstiger de siste 300 millioner år, kan grensene for lavhastighetsområdene kanskje representere et paleogeografisk referanse-mønster.  Vi kan bruke dette til å rekonstruere kontinentenes og jordplatenes plasseringer og bevegelser bakover i tid og dermed øke kunnskapen om Jordas utvikling. Denne innsikten gir grunnlag for å tolke overflatemiljøet med endringer i hav, atmosfære, klimatiske forhold og organisk liv og dannelsen av de ulike mineralressursene.

Mer detaljerte fremstillinger av disse oppdagelsene og deres betydning for Jordas dynamikk:
Trønnes, R.G.(2014) Jubileum for ny innsikt i Jordas dynamikk
Trønnes, R.G.(2014) Ten-year anniversaries: New insights in deep mantle structure and dynamics
 

Referanser:
Murakami el al. 2004: Post-Perovskite Phase Transition in MgSiO3. Science 304, 855-858.
Oganov & Ono, 2004: Theoretical and experimental evidence for a post-perovskite phase of MgSiO3 in Earth's D” layer. Nature 430, 445-448.
Burke & Torsvik 2005: Derivation of Large Igneous Provinces of the past 200 million years from long-term heterogeneities in the deep mantle. Earth Planet. Sci. Lett.  227, 531– 538.