FrontiersEarly Earth differentiation

De geboorte en kindertijd van de Aarde was een tijd van diepgaande differentiatie met massale interne reorganisatie in kern, mantel en proto-korst, alles binnen een paar honderd miljoen jaar na de vorming van het zonnestelsel (t0). Fysische en isotopische aanwijzingen geven aan dat de vorming van ijzerrijke kernen over het algemeen zeer vroeg plaatsvond in planetesimalen, de bouwstenen van proto-Aarde, binnen ongeveer 3 miljoen jaar na t0. In de laatste stadia van de planetaire aangroei op aarde vonden hevige en enorm energetische inslagen plaats tussen objecten ter grootte van Mercurius tot Mars en planetaire embryo’s. Als gevolg van de verhitting van de kernen werden de ijzerhoudende ijzerkernen van deze objecten en planetaire embryo’s door de inslag verhit. Als gevolg van de verhitting door inslagen was de vroege Aarde soms geheel of gedeeltelijk gesmolten, waardoor de kans op hoge druk en hoge temperatuur evenwicht tussen kern- en mantelvormende materialen toenam. De silicaatmantel van de Aarde bezit op harmonieuze wijze overvloedniveaus van de siderofiele elementen Ni en Co die kunnen worden verenigd door equilibratie tussen ijzerlegering en silicaat onder condities die vergelijkbaar zijn met die verwacht voor een diepe magma-oceaan. De stolling van een diepe magma oceaan ging mogelijk gepaard met kristal-smelt segregatie bij hoge druk, maar de daaropvolgende convectieve roering van de mantel kan de beginnende gelaagdheid grotendeels hebben uitgewist. Echter, primitieve gesteenten in de bovenmantel hebben blijkbaar een aantal niet-chondritische, refractaire lithofiele elementenratio’s van hoofd- en sporenelementen, waarvan kan worden aangenomen dat ze verband houden met vroege differentiatie van de ultra-hogedruk aardmantelfasen. De geochemische effecten van kristalfractionering in een diepe magma-oceaan worden gedeeltelijk beperkt door experimenten bij hoge druk. Vergelijking tussen samenstellingsmodellen voor de primitieve convecterende mantel en de bulk silicaat aarde laat over het algemeen een 10-15% totale fractionering toe van een diepe mantel assemblage die overwegend bestaat uit Mg-perovskiet en met kleine maar geochemisch belangrijke hoeveelheden Ca-perovskiet en ferropericlase. Langdurige isolatie van een dergelijke kristalhoop komt in het algemeen overeen met isotopische beperkingen voor in de tijd geïntegreerde Sm/Nd en Lu/Hf verhoudingen in de moderne bovenmantel en zou een verklaring kunnen zijn voor de kenmerken van sommige mantelisotopenreservoirs. Hoewel er nog veel te leren valt over de vroegste formatieve periode in de ontwikkeling van de Aarde, begint een convergentie van theoretische, fysische, isotopische en geochemische argumenten een zelfconsistent portret van de jonge Aarde op te leveren.

Geef een antwoord

Het e-mailadres wordt niet gepubliceerd.