Als al het water in de atmosfeer in één keer naar beneden zou vallen, stijgt de zeespiegel met 2,5 cm.
De ijskappen van Groenland en Antarctica bevatten genoeg water om wereldwijd de zeespiegel met gemiddeld 7, respectievelijk 57 m te laten stijgen. De berggletsjers wereldwijd dragen slechts 35 cm bij.
Totaal: 64-65 meter zeespiegelstijging.
De gemiddelde diepte van de zeeën en oceanen is 3600-3960 meter. De gemiddelde hoogte van het land is 840-868 meter.
Volgens Genesis 7:20 kwam het water van de zondvloed nog 15 el boven de hoogste piek op aarde; dat is 8,3 meter hoger (el = 52 cm).
Er is dus onvoldoende water op aarde om het verhaal van Genesis geloofwaardig te maken.
Misschien moet de oplossing gezocht worden in Genesis 7:11:
In Noachs zeshonderdste levensjaar, in de tweede maand, op de zeventiende dag der maand, op die dag braken alle kolken der grote waterdiepten open en werden de sluizen des hemels geopend.(NBG51).
“Alle kolken der grote waterdiepten”. Dan moet er een gigantische hoeveelheid water zich bevinden in de diepten der aarde.
Ringwoodiet: Water-rijk overgangszone-mineraal, eigenschappen en geodynamische implicaties
Executive Summary
Ringwoodiet is een zeldzaam, hoge-druk mineraal dat een cruciale rol speelt in ons begrip van de diepe aarde. Het mineraal, een polymorf van olivijn, is in staat om aanzienlijke hoeveelheden water in zijn kristalstructuur op te slaan, tot wel 2,6 gewichtspercentage (wt%) H₂O [1]. Deze eigenschap suggereert dat de mantel-overgangszone (tussen 410 en 660 kilometer diepte) een waterreservoir kan bevatten dat één tot drie keer zo groot is als alle oceanen op aarde gecombineerd [1] [2].
Natuurlijk ringwoodiet werd voor het eerst ontdekt in 1969 in de Tenham-meteoriet [1] [3]. Pas in 2014 werd het eerste terrestrische monster gevonden als een microscopische insluiting in een diamant uit Juína, Brazilië, wat direct bewijs leverde voor een waterrijke mantel-overgangszone [1] [3]. De transformatie van ringwoodiet naar bridgmaniet en ferropericlase op ongeveer 660 kilometer diepte is bovendien bepalend voor de seismische eigenschappen van de onderste grens van de overgangszone [1] [4] [5].
Definitie & Chemische Samenstelling
Ringwoodiet is een hoge-druk fase van magnesiumsilicaat (Mg₂SiO₄) die wordt gevormd bij de extreme temperaturen en drukken van de aardmantel [1]. Het mineraal is polymorf met forsteriet (de olivijnfase) en wadsleyiet [1] [6].
De chemische samenstelling kan variëren en vormt een vaste oplossingsreeks tussen een puur magnesium-eindlid (Mg₂SiO₄) en een puur ijzer-eindlid (Fe₂SiO₄) [1]. Het ijzerrijke eindlid staat bekend als ahrensiet [1]. Een van de meest opmerkelijke chemische eigenschappen van ringwoodiet is het vermogen om hydroxide-ionen in de structuur op te nemen, waarbij twee hydroxide-ionen doorgaans de plaats innemen van één magnesium-ion en twee oxide-ionen [1].
Kristalstructuur & Fysische Eigenschappen
Ringwoodiet kristalliseert in het isometrische (kubische) kristalstelsel en bezit een spinelstructuur met ruimtegroep Fd3m [1]. Op atomair niveau bevinden magnesium en silicium zich respectievelijk in octaëdrische en tetraëdrische coördinatie met zuurstof [1].
De fysische eigenschappen van het mineraal variëren sterk afhankelijk van de verhouding tussen magnesium en ijzer. Zuiver magnesium-ringwoodiet is kleurloos, terwijl monsters met meer dan één molprocent Fe₂SiO₄ een diepblauwe kleur vertonen, waarschijnlijk als gevolg van Fe²⁺–Fe³⁺ ladingsoverdracht [1].
| Eigenschap | Magnesium-rijk (Mg₂SiO₄) | IJzer-rijk (Fe₂SiO₄) |
|---|---|---|
| Kristalstelsel | Kubisch (Fd3m) | Kubisch (Fd3m) |
| Eenheidscel parameter (a) | 8.063 Å – 8.113 Å | 8.234 Å |
| Dichtheid (Specifiek gewicht) | 3.90 g/cm³ | 4.85 g/cm³ |
| Kleur | Kleurloos | Diepblauw, violet of rood |
| Optische eigenschappen | Isotroop (n = 1.768 – 1.8) | Isotroop |
Tabel 1: Vergelijking van fysische eigenschappen tussen Mg-rijke en Fe-rijke ringwoodiet varianten [1] [6]. De variatie in dichtheid en celgrootte is direct gecorreleerd aan het ijzergehalte.
Geologische Voorkomen
Ringwoodiet is extreem zeldzaam aan het aardoppervlak en wordt voornamelijk gevonden in twee specifieke geologische contexten: zwaar geschokte meteorieten en ultradiepe diamanten [1] [3].
In meteorieten ontstaat ringwoodiet door schokmetamorfose tijdens inslagen, waarbij het olivijn vervangt in de adertjes van afgeschrikt schoksmeltmateriaal [1] [6]. Het mineraal is vernoemd naar de Australische geochemicus Alfred Edward (Ted) Ringwood, die de polymorfe faseovergangen in mantelmineralen bestudeerde [1] [6] [3].
| Locatie / Bron | Type Voorkomen | Ontdekkingsjaar | Kenmerken |
|---|---|---|---|
| Tenham (Australië) | Chondriet meteoriet | 1969 | Eerste ontdekking; afgeronde paarse isotrope korrels tot 100 µm [1] [6] [3]. |
| Juína (Brazilië) | Ultradiepe diamant | 2014 | Eerste terrestrische monster; microscopische insluiting die waterrijk is [1] [3]. |
| Suizhou (China) | L6 chondriet meteoriet | N/B | Fijnkorrelige polykristallijne aggregaten in schokaders [1] [7]. |
| Andere meteorieten | Chondrieten | N/B | Gevonden in Pampa del Infierno, Catherwood en Coorara meteorieten [6]. |
Tabel 2: Belangrijkste vindplaatsen van natuurlijk ringwoodiet. De ontdekking in de Juína-diamant leverde het definitieve bewijs voor het bestaan van het mineraal in de aardmantel [1] [6] [7] [3].
Wateropslag en Hydratatiecapaciteit
De theorie rondom ringwoodiet concentreert zich sterk op de capaciteit van het mineraal om water op te slaan binnen zijn kristalstructuur [8]. Synthese-experimenten hebben aangetoond dat ringwoodiet tot 2,6 gewichtspercentage H₂O kan opnemen [1].
Deze hydratatiecapaciteit heeft enorme implicaties voor de geodynamica van de aarde. Gecombineerd met seismisch bewijs suggereert de aanwezigheid van waterrijk ringwoodiet in de Juína-diamant dat de mantel-overgangszone (tussen 410 en 660 km diepte) een waterreservoir bevat dat één tot drie keer groter is dan alle oceanen op aarde samen [1] [2]. Dit water is niet aanwezig als vloeistof, maar is opgesloten als hydroxide-ionen in de kristalstructuur van wadsleyiet en ringwoodiet [1].
Rol in Mantelovergang en 660-km Discontinuïteit
In het binnenste van de aarde domineert olivijn de bovenmantel tot ongeveer 410 km diepte. Tussen 410 en 660 km diepte (de overgangszone) zijn de olivijn-polymorfen wadsleyiet en ringwoodiet de meest voorkomende mineralen [1]. Ringwoodiet wordt verondersteld de meest overvloedige mineraalfase te zijn in het onderste deel van deze overgangszone (van 520 tot 660 km diepte) [1].
De seismische discontinuïteiten in de aarde worden direct toegeschreven aan deze faseovergangen:
- 520-km discontinuïteit: Veroorzaakt door de overgang van wadsleyiet (bèta-fase) naar ringwoodiet (gamma-fase) [1].
- 660-km discontinuïteit: Veroorzaakt door de fasetransformatie van ringwoodiet naar silicaat-perovskiet (bridgmaniet) en magnesiowüstiet (ferropericlase) [1] [4] [5].
Recente studies naar de geluidssnelheid van γ-(Mg0.91Fe0.09)₂SiO₄ en de effecten van water op deze transformaties tonen aan dat de dynamiek van de 660-km grens complex is en beïnvloed wordt door de exacte chemische samenstelling en hydratatiegraad van het ringwoodiet [4] [5].
Experimentele Synthese
Om de eigenschappen van ringwoodiet te bestuderen, wordt het mineraal in laboratoria gesynthetiseerd onder extreme condities die de aardmantel nabootsen. Hydratisch ringwoodiet wordt gemaakt door poeders van forsteriet (Mg₂SiO₄), bruciet (Mg(OH)₂) en silica (SiO₂) te mengen [1]. Dit mengsel wordt vervolgens blootgesteld aan een druk van 20 gigapascal (GPa) en een temperatuur van 1.523 K (1.250 °C) gedurende drie tot vier uur, waarna het wordt afgekoeld en de druk wordt verlaagd [1].
Strategische Aanbevelingen voor Geowetenschappen
- Seismische Modellering: Seismologen moeten de hydratatiegraad van ringwoodiet integreren in hun modellen van de 660-km discontinuïteit. Variaties in waterinhoud kunnen regionale anomalieën in seismische golfsnelheden verklaren.
- Diamant Exploratie: De ontdekking van ringwoodiet in ultradiepe diamanten biedt een nieuwe proxy voor het bestuderen van de diepe koolstof- en watercyclus. Mijnbouw- en exploratiebedrijven kunnen spectroscopische technieken inzetten om dergelijke zeldzame insluitingen sneller te identificeren.
- Klimaat en Vulkanisme: Verder onderzoek is nodig naar de link tussen het waterreservoir in de mantel-overgangszone en continentaal vulkanisme, aangezien dit op de lange termijn (miljoenen jaren) invloed heeft op de oppervlaktewaterbalans en atmosferische samenstelling [2].
Referenties
- Ringwoodite – Wikipedia. https://en.wikipedia.org/wiki/Ringwoodite
- Water Stored in the Mantle for Millions of Years May Be Linked to …. https://eos.org/research-spotlights/water-stored-in-the-mantle-for-millions-of-years-may-be-linked-to-continental-volcanism
- Ringwoodite | Deep Earth Mineral, Water, Crystal … – Britannica. https://www.britannica.com/science/ringwoodite
- Depressed 660-km discontinuity caused by akimotoite–bridgmanite …. https://www.nature.com/articles/s41586-021-04157-z
- Sound velocity measurements of γ-(Mg0.91Fe0.09)2SiO4 show that …. https://discovery.ucl.ac.uk/id/eprint/10208640/
- [PDF] Ringwoodite (Mg,Fe2+)2SiO4 – Handbook of Mineralogy. http://handbookofmineralogy.org/pdfs/ringwoodite.pdf
- Ringwoodite from Suizhou meteorite (Suizhou L6 chondrite …. https://www.mindat.org/locentry-22251.html
- What is the ringwoodite theory? | Britannica. https://www.britannica.com/question/What-is-the-ringwoodite-theory
Geef een reactie