Yerküremizdeki kıtaların; yıkıcı tektonik faaliyetler karşısında yaşamı boyunca ayakta kalabilmiş olması, gezegenimizde biyolojik yaşamın ortaya çıkması için önemli bir jeolojik zemin hazırlar. Kıtaların bu denge durumu, kara parçalarına yüzeyin altından eklemlenerek onları tutan mantoya bağlıdır.
Carnegie, Amerikan Gemoloji Enstitüsü ve Alberta Üniversitesi’nden bir grup jeoloji uzmanı araştırmacı; mantoların batmayan bölümlerinin, bazı kıtaların nasıl yaşam boyu uzun vadeli bir denge sağlayacak şekilde kalınlaştığını ortaya çıkarmak için elmasların kullanılabileceğini gösterdiler..
Bu hafta Science’da çıkan makalenin baş yazarı olan Amerikan Gemoloji Enstitüsü’nden Karen Smit, “Belirli bir kıta inşa sürecine kanıt sağlamak adına, kendi yolunu yapıp mantonun ve sonunda elmasın içine girmiş olan antik yanardağlardaki sülfürü takip etmenin bir yolunu bulduk” dedi.
“Tekniğimiz, Batı Afrika kıtasını oluşturan jeolojik aktivitenin, manto içine batmış okyanus kabuğuna bağlı tektonik tabaka hareketinden kaynaklandığını gösteriyor.”
Parmaklarımızda taşıdığımız tarih
Elmaslar mücevher koleksiyoncuları ya da kadınlar tarafından ilgi görebilirler. Ancak bunlar gerçek jeoloğun en iyi arkadaşıdırlar.
Bir elması mücevher olarak değerli kılan şeyler, büyüklüğü, saflığı ve kesimindeki sanattır. Ancak bir jeolog için durum bundan çok farklı. Elmaslar yeryüzünün derinliklerinden geldikleri için, bir elmasın içinde sıkışıp kalmış olan -ve genellile mücevher ticaretinde istenmeyen- minik mineral taneleri ve moleküler safsızlıklar, bize; onlar ve oluştukları koşullar hakkında bizlere paha biçilemez bilgiler verebilir.
Bu nedenle Carnegie’den makalenin ortak yazarı olan Steve Shirey, “Bu şekilde elmaslar, dünyanın derinliklerinden gelen mineralojik elçiler gibi davranıyorlar” dedi.
Doğumdaki gizem
Yüzeyin altında 93 ila 124 mil -yani yaklaşık 150 ila 200 kilometre- derinlikteki manto omurgası adı verilen jeolojik oluşumlar, karasal kabuk için dengeleyici görevi görür. Kıtaların, yüzey kara kütlelerini dünyanın amansız ve yıkıcı tektonik faaliyetlerine karşı koruyabilmeleri ve böylece sağlam ve batmaz şekilde ayakta durabilmeleri için, bunları oluşturan malzemelerin yeterince kalın, denge durumunda ve soğuk olması gerekir.
Steve Shirey, “Bu gizemi çözmek, kıtaların mevcut enkarnasyonlarında nasıl var olduklarını ve aktif bir gezegende nasıl hayatta kaldıklarını anlamak için anahtardır” dedi. “Burası, tektonik olarak aktif olan bildiğimiz tek kayalık gezegen olduğu için, kıtalarımızın nasıl oluştuğunun jeolojisini anlamak, dünyayı yaşanabilir kılan şeyin ayırt edilmesi adına çok önemli bir parça” dedi.
Bilim insanları bugün kıtaların oluşumuyla ilgili 2 ana akım görüşe sahip. Bunlardan ilki; “yiv açma” denilen, tektonik bir tabakanın diğerinin altına doğru kaydığı zaman, okyanus tabakalarının yeryüzünün derinliklerine doğru batarak bir alt kalıp oluşturması süreci ile kıtaların şekillendiğini düşünüyor.
Diğer görüş ise; kıta omurgalarının, dünyadaki sıcak magma yığınlarının derinden yükseldiği dikey bir süreçle yaratıldığı inancından.
Bu tartışmayı çözmek için, bir manto omurgasının yapısal kaynağının; yüzey tabakalarından mı, yoksa daha derin bir manto materyalinde mi geldiği tespit edebilecek bir jeokimyasal araç gereklidir. Neyse ki manto omurgası elmas oluşumu için oldukça ideal çevresel koşullara sahiptir. Bu da aradığımız jeokimyasal aracın elması olduğu anlamına geliyor. Bilim insanları manto omurgasında oluşan elmasların içindeki katkıları inceleyerek, bir manto omurgasının kaynağını ortaya çıkarabilirler. Böylelikle yerkürenin zorlu koşullarına rağmen uzun yıllardır bizlere ev sahipliği yapan kıtaların, doğum ve yaşayışlarını anlayabilmiş olacağız.
Tarihin hapishanesi
“Fotoğraf: Amerikan Gemoloji Enstitüsü”
Araştırma ekibinin Sierra Leone’de çıkarılan elmaslardaki sülfür zengin mineraller (sülfürler) üzerinde yaptığı analizler, bölgenin tarihi boyunca iki büyük olay yaşadığını işaret ediyor.
Ekip bu belirlemeyi yapmayı başardı, çünkü örneklerdeki sülfür mineral tanelerinin kimyası; yalnızca 2.5 milyar yıldan daha uzun bir süre önce -oksijen gezegenimizin atmosferinde henüz bu kadar bol değilken- dünya yüzeyinden gelen numunelerde görülen kimyasal izlerle aynıydı. Bu sonu da, bu mineral katkılarındaki kükürtün bir zamanlar dünya yüzeyinde var olması gerektiği ve daha sonra yutma yoluyla manto içine çekildiği anlamına gelmektedir.
Ekibin bu elmasları Botswana’dan gelen diğer örneklerle karşılaştırması, benzer omurga oluşumu kanıtları elde etmelerini sağladı.
Ancak bununla beraber Kuzey Kanada’dan çıkarılan elmaslarla yapılan karşılaştırma, aynı kükürt kimyası izlerini göstermedi. Bu da manto omurgasının bu bölgedeki yüzey malzemesini içermeyen bir şekilde ortaya çıktığını gösteriyor.
Cevabı bilemesek de cevabın doğruluğunu sorgulayabiliyoruz
Ekibin bulguları, Batı Afrika kıtasının altındaki manto omurgasının kalınlaşması ve dengesini korumasının; mantonun bu kısmının batan okyanus taban malzemesiyle çarpışması sonucu ezilmesiyle meydana geldiğini göstermektedir. Bu omurga kalınlaştırma ve kıta stabilizasyonu yöntemi, Kuzey Kanada’nın örneğinde omurgayı oluşturmaktan sorumlu değildir. Kanada elmaslarındaki sülfür mineralleri ile ilgili bulgular, araştırmacılara bu omurganın nasıl oluşmadığını söylemekle birlikte, nasıl oluştuğunu ise söylememektedir.
Araştırmacı Smit, “Çalışmamız, elmaslardaki sülfit kalıntılarının, kıta inşası süreçlerini araştırmak için güçlü bir araç olduğunu göstermektedir.” dedi.
Bu çalışma GIA, Alberta Üniversitesi, NSF ve Carnegie tarafından desteklenmiştir. Proje Derin Karbon Gözlemevi’ne (Deep Carbon Observatory) bir katkıdır.
Çalışmanın orijinaline aşağıdaki bağlantıdan ulaşabilirsiniz.
Karen V. Smit, Steven B. Shirey, Erik H. Hauri, Richard A. Stern. Sulfur isotopes in diamonds reveal differences in continent construction. Science, 2019 DOI: 10.1126/science.aaw9548
