De Botswanadiamant (afb: Tingting Gu, NY)

Water is de levenscheppende verbinding die een groot deel van het aardoppervlak beslaat, maar het lijkt er op dat het binnenste van de aarde op een diepte van meer dan 400 km zes keer meer water bevat (kan bevatten) dan alle oceanen en zeeën op het aardoppervlak. Als bewijsstuk fungeerde een diamant die uit de overgangszone van de aardmantel in Botswana boven de grond was gekomen.
De overgangszone scheidt de buitenste van de binnenste aardmantel . Die ligt tussen de 410 en 660 km beneden het aardoppervlak. Daar heerst een druk van 23 000 bar en die bestaat voor een groot deel uit olivijn, het belangrijkste mineraal is in de aardkorst (70%). Door die hoge druk verandert de kristalstructuur in een dichtere pakking (wadsleyiet) nog dieper in het nog dichtere kristalrooster (ringwoodiet).
“Door die veranderingen in de mineralen worden de bewegingen van de gesteente in de aardmantel aanzienlijk beperkt”, zegt Frank Brenker van de Goetheuniversiteit in Frankfurt. Daardoor blijven mantelpluimen (opstijgende gesteentestromen) soms aan de onderkant van de overgangszone hangen. Ook de massaverplaatsing in de omgekeerde richting wordt bemoeilijkt. Brenker: “Dalende platen hebben vaak moeite om volledig in de overgangszoen door te dringen. Daardoor ligt er onder Europa een heel kerkhof aan platen in deze zone.”

Schematischvoorstelling van aardmantel (afb: WikiMedia Commons)

Tot nu toe was niet bekend wat het langetermijneffect was/is op in ‘inzuigen’ van materiaal in de overgangszone op de chemische samenstelling en of daar grote watervoorraden bestonden. “Met de dalende platen worden ook diepzeesedimenten mee naar het binnenste van de aarde verplaatst. Die zouden grote hoeveelheden water en CO₂ kunnen bevatten”, zegt de onderzoeker. “Hoeveel daarvan bestaat uit stabielere, waterhoudende mineralen en koolstofverbindingen in de overgangszone terechtkomen was nog niet bekend en dus ook niet of daar inderdaad grote hoeveelheden water zijn opgeslagen.”

Opslagcapaciteit

De vooruitzichten zijn in ieder geval ‘waterrijk’. Het dicht gepakte wadsleyiet en ringwoodiet kunnen, anders dan olivijn, grote hoeveelheden water bevatten. De opslagcapaciteit daarvan zou zes keer groter zijn dan de waterhoeveelheid van alle zeeën en oceanen bij elkaar. Brenker: “We wisten dat de grenslaag dat vermogen had, maar wisten niet of het water daar ook zat.”

De onderzoekers analyseerden een diamant uit Botswana die op een diepte van 660 km zou zijn ontstaan (???;as), in die overgangszone, dus, waar rongwoodiet het normale mineraal is. Dergelijke diamanten komen zeer weinig aan het oppervlak. De diamant bleek veel ringwoodiet te bevatten met veel water. Ook bepaalden de onderzoekers de samenstelling van de diamant. Die lijkt sterk op die van aardmantelknollen die in basalt voorkomen. Dat zou er op wijzen dat de diamant uit een normaal deel van de aardmantel komt.
“We hebben aangetoond dat de overgangszone geen droge spons is, maar aanzienlijke hoeveelheden water bevat”, zegt Brenker. “Daarmee komen we een stap dichter bij het idee van Jules Verne die een oceaan in het binnenste van de aarde vermoedde.” Anders dan Verne dacht is die aardmanteloceaan niet helemaal de wirrelende en vaak woeste watermassa van de ‘oppervlakkige’ oceanen. Overgangszonemineralen zijn droog in de hand.

Dynamiek

Het hoge watergehalte in de overgangszone verandert de dynamische werking van de aardmantel, want de laag erboven en eronder kunnen lang niet zoveel water opnemen. Waar dat toe leidt tonen de hete mantelpluimen die onder de overgangszone blijven steken. Op die plaatsen wordt de overgangszone verhit, waardoor weer nieuwe, kleinere mantelpluimen worden gevormd.
Als die de weg omhoog vinden komt het opgeslagen water vrij, waardoor het smeltpunt van het stijgende materiaal zakt. Dat smelt meteen, waardoor meer dynamiek ontstaat in de aardmantel. De overgangszone is eigenlijk een demper van die dynamiek, maar ontpopt zich in deze gevallen als aanjager van de stoffenkringloop.

Bron: Alpha Galileo