FrontiersFrämre differentiering av jorden

Den tid då jorden föddes var en tid av djupgående differentiering som innebar en massiv intern omorganisering av kärna, mantel och protoskorpa, allt inom några hundra miljoner år efter det att solsystemet bildats (t0). Fysiska och isotopiska bevis tyder på att bildandet av järnrika kärnor i allmänhet skedde mycket tidigt i planetesimaler, byggstenarna i protojorden, inom cirka 3 miljoner år från t0. De sista stegen i ackretionen av jordiska planeter innebar våldsamma och oerhört energirika jättekollisioner mellan kärnseparerade objekt av kvicksilver- till Mars-storlek och planetära embryon. Som en följd av upphettningen vid nedslaget var den tidiga jorden ibland helt eller delvis smält, vilket ökade sannolikheten för högtrycks- och högtemperaturutjämning mellan kärn- och mantelbildande material. Jordens silikatmantel har på ett harmoniskt sätt överflödsnivåer av de siderofila grundämnena Ni och Co som kan förenas genom jämvikt mellan järnlegering och silikat under förhållanden som är jämförbara med dem som förväntas för ett djupt magmahav. Solidifiering av ett djupt magmahav innebar möjligen kristall-smält-segregering vid höga tryck, men efterföljande konvektiv omrörning av manteln kan till stor del ha utplånat begynnande skiktning. Primitiva bergarter i övre manteln har dock uppenbarligen vissa icke-kondritiska huvud- och spårelement med refraktära litofila elementförhållanden som rimligen kan kopplas till tidig manteldifferentiering av mantelfaser med ultrahögt tryck. De geokemiska effekterna av kristallfraktionering i ett djupt magmahav begränsas delvis av experiment med högt tryck. En jämförelse mellan sammansättningsmodeller för den primitiva konvektiva manteln och silikatsilikaten i huvuddelen av jorden tillåter i allmänhet, och gynnar möjligen, 10-15 % total fraktionering av en sammansättning i den djupa manteln som huvudsakligen består av Mg-perovskit och med mindre men geokemiskt viktiga mängder av Ca-perovskit och ferroperiklas. Långvarig isolering av en sådan kristallstapel är generellt sett förenlig med isotopiska begränsningar för tidsintegrerade Sm/Nd- och Lu/Hf-förhållanden i den moderna övre manteln och kan förklara egenskaperna hos vissa isotopreservoarer i manteln. Även om mycket återstår att lära om den tidigaste formativa perioden i jordens utveckling, börjar en konvergens av teoretiska, fysikaliska, isotopiska och geokemiska argument ge ett självkonsistent porträtt av den unga jorden.

Lämna ett svar

Din e-postadress kommer inte publiceras.