Zusammenfassung:
Das Forschungsteam analysierte ein Stück Eklogit, das auf Goodnough Island in Papua-Neuguinea gesammelt wurde, und rekonstruierte den Prozess des Absinkens mit der subduzierenden Platte vor etwa 4,4 Millionen Jahren, des Eindringens tief in den Erdmantel und der Rückkehr an die Oberfläche. Der Granat im Gestein ist mit winzigem Coesit umwickelt. Für die Bildung dieses Minerals ist ein extrem hoher Druck erforderlich, was beweist, dass das Gestein bis zu einer Tiefe von mindestens 90 Kilometern gesunken ist; Die örtliche Temperatur wird auf etwa 800 Grad Celsius geschätzt.
Die von den Gesteinen hinterlassenen Temperaturaufzeichnungen zeigen, dass der geothermische Gradient in den frühen Stadien der Subduktion höher war als von aktuellen Modellen erwartet: In einer Tiefe von etwa 45 Kilometern hat die Temperatur etwa 700 Grad Celsius erreicht, was nur etwa 100 Grad Celsius niedriger ist als in einer Tiefe von 90 Kilometern. Forscher glauben, dass der thermische Zustand, den Gesteine beim Absinken erfahren, zunächst relativ heiß ist und dann in eine relativ kalte Subduktionsumgebung übergeht; Das „kalte“ bedeutet hier, dass die Temperatur entsprechend der Tiefeneinheit niedriger ist, und bedeutet nicht, dass die Temperatur des Gesteins mit zunehmender Tiefe niedriger wird. Die Studie geht auch davon aus, dass die vertikale Tauchgeschwindigkeit in der späteren Zeit 60 Millimeter pro Jahr überschreiten könnte.
Die Forschung wurde in Nature Earth Science veröffentlicht. Das Team verfolgte die Druck-Temperatur-Entwicklung dieses Gesteins, indem es Mineraleinschlüsse im Granat, Temperatur- und Druckbedingungen sowie das Alter von Zirkon-Uran-Blei analysierte. Die Probe wurde bereits 2003 im Rahmen einer wissenschaftlichen Expedition gesammelt. Mit Hilfe nachfolgender Analysetechniken konnten Forscher seine unterirdische Reise detaillierter wiederherstellen.
Das Forschungsteam schlug zwei mögliche Erklärungen vor: Die durch das Gleiten der Plattengrenzen verursachte Scherreibung könnte den flachen Teil der Subduktion heißer machen als bisher angenommen; Es kann auch sein, dass sich diese jüngere Subduktionszone noch nicht zu einem stabilen Stadium entwickelt hat und daher noch nicht auf die vom Modell der reifen Subduktionszone vorhergesagte Temperatur abgekühlt ist. Die beiden Faktoren können auch gleichzeitig wirken. Dies bleiben vorerst erklärende Hypothesen.
Subduktionszonen sind wichtige Gebiete für starke Erdbeben und vulkanische Aktivitäten. Sie bringen auch Kohlenstoff und andere Materialien in den Erdmantel und nehmen am langfristigen Kohlenstoffkreislauf der Erde teil. Die Forscher wiesen darauf hin, dass dieses Gestein zeigt, dass die Spitzentemperatur und der höchste Druck bei der Bildung des tiefen Gesteins möglicherweise nicht ausreichen, um seinen vorherigen Absinkprozess wiederherzustellen; Es wird erwartet, dass umfassendere thermische Verlaufsdaten zur Verbesserung von Erdbeben, vulkanischer Aktivität und geochemischen Zyklusmodellen beitragen werden.
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