지구 안에 바다? 수백 킬로미터 아래로 물 – ScienceDaily

천이대(TZ)는 지구의 상부 맨틀과 하부 맨틀을 구분하는 경계층에 주어진 이름입니다. 수심 410~660km에 위치한다. TZ에서 최대 23,000bar의 엄청난 압력으로 인해 지구 상부 맨틀의 약 70%를 구성하고 페리도트라고도 하는 올리브 녹색 광물 감람석이 결정 구조를 변경합니다. 약 410km 깊이의 전이대 상한 경계에서 밀도가 더 높은 wadsleyite로 변환됩니다. 520km에서 더 밀도가 높은 링우다이트로 변태합니다.

“이러한 광물 변형은 맨틀에서 암석의 움직임을 크게 방해합니다.”라고 프랑크푸르트 괴테 대학교 지구과학 연구소의 Frank Brenker 교수는 설명합니다. 예를 들어, 맨틀 플룸(맨틀 플룸, 깊은 맨틀에서 솟아오르는 뜨거운 암석 기둥)은 때때로 전환대 바로 아래에서 멈춥니다. 반대 방향으로의 질량 이동도 정지됩니다. Brenker는 “섭입하는 판은 종종 전체 전환 영역을 뚫는 데 어려움을 겪습니다. 따라서 유럽 아래의 이 영역에 그러한 판의 전체 묘지가 있습니다.”라고 말합니다.

그러나 지금까지 전이 지역으로 물질을 “흡인”하는 것의 장기적인 영향이 지구화학적 구성에 미치는 영향과 더 많은 양의 물이 그곳에 존재하는지 여부는 알려지지 않았습니다. Brenker는 다음과 같이 설명합니다. “섭입하는 석판은 또한 심해 퇴적물을 지구 내부로 다시 운반합니다. 이 퇴적물은 많은 양의 물과 CO를 보유할 수 있습니다.₂. 그러나 지금까지 얼마나 많은 양이 더 안정적인 함수 광물과 탄산염의 형태로 전이대에 들어가는지 불분명했고 따라서 실제로 많은 양의 물이 그곳에 저장되어 있는지도 불분명했습니다.”

우세한 조건은 확실히 그것에 도움이 될 것입니다. 밀도가 높은 광물인 wadsleyite와 ringwoodite는 (깊은 깊이의 감람석과 달리) 많은 양의 물을 저장할 수 있습니다. “그래서 우리는 경계층이 물을 저장할 수 있는 엄청난 용량을 가지고 있다는 것을 알았습니다.”라고 Brenker는 말합니다. “그러나 우리는 그것이 실제로 그렇게했는지 알지 못했습니다.”

프랑크푸르트 지구 과학자가 참여한 국제 연구가 이제 그 해답을 제시했습니다. 연구팀은 아프리카 보츠와나 다이아몬드를 분석했다. 링우다이트가 우세한 광물인 천이대와 하부 맨틀 사이의 경계면에서 660km 깊이에서 형성되었습니다. 이 지역의 다이아몬드는 다이아몬드의 1%만을 차지하는 매우 깊은 기원의 희귀 다이아몬드 중에서도 매우 희귀합니다. 분석 결과 이 ​​돌에는 수분 함량이 높은 수많은 링우다이트 내포물이 포함되어 있는 것으로 나타났습니다. 또한 연구 그룹은 석재의 화학적 조성을 결정할 수 있었습니다. 그것은 세계 어느 곳에서나 현무암에서 발견되는 거의 모든 맨틀 암석 조각의 그것과 거의 똑같습니다. 이것은 다이아몬드가 지구의 맨틀의 정상적인 조각에서 확실히 나왔다는 것을 보여주었습니다. Brenker는 “이 연구에서 우리는 전환대가 건조한 해면이 아니라 상당한 양의 물을 보유하고 있음을 보여주었습니다. 이것은 또한 지구 내부의 바다에 대한 Jules Verne의 아이디어에 한 걸음 더 다가가게 해줍니다”라고 덧붙였습니다. 차이점은 그곳에는 바다가 없지만 Brenker에 따르면 젖어 있거나 물이 떨어지는 느낌이 들지 않는 함수 암석이 있다는 것입니다.

수화 링우다이트는 이미 2014년에 전이대에서 다이아몬드에서 처음으로 발견되었습니다. Brenker도 이 연구에 참여했습니다. 그러나 돌의 크기가 너무 작아 정확한 화학적 조성을 알 수 없었다. 따라서 다이아몬드의 수분 함량이 이국적인 화학 환경의 결과일 수 있기 때문에 첫 번째 연구가 일반적으로 맨틀에 대해 얼마나 대표적인지 명확하지 않았습니다. 이에 비해 연구팀이 본 연구에서 조사한 보츠와나산 1.5cm 다이아몬드의 내포물은 정확한 화학성분을 파악할 수 있을 정도로 크기가 커서 2014년 예비결과를 최종 확정했다.

전환 지역의 높은 수분 함량은 지구 내부의 역동적인 상황에 광범위한 영향을 미칩니다. 예를 들어, 아래에서 오는 뜨거운 맨틀 기둥이 전환 영역에 갇히게 되는 것을 볼 수 있습니다. 그곳에서 그들은 물이 풍부한 전이대를 가열하고, 이는 차례로 전이대에 저장된 물을 흡수하는 더 작은 새로운 맨틀 기둥의 형성으로 이어집니다. 이러한 더 작은 수분이 풍부한 맨틀 기둥이 이제 위쪽으로 더 이동하여 경계를 통해 상부 맨틀로 넘어가면 다음과 같은 일이 발생합니다. 맨틀 기둥에 포함된 물이 방출되어 떠오르는 물질의 융점을 낮춥니다. 따라서 일반적으로 발생하는 것처럼 표면에 도달하기 직전이 아니라 즉시 녹습니다. 그 결과 지구 맨틀의 이 부분에 있는 암석 덩어리는 더 이상 전체적으로 단단하지 않아 덩어리의 움직임이 더 역동적입니다. 그렇지 않으면 그곳의 역학에 대한 장벽으로 작용하는 전환 영역이 갑자기 전 지구적 물질 순환의 동인이 됩니다.

스토리 출처:

재료 에 의해 제공 괴테 대학 프랑크푸르트. 참고: 콘텐츠는 스타일과 길이에 따라 편집될 수 있습니다.

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2022/09/220926200712.htm