Mineraalfilm verhoogt geleidingsvermogen aardkorst

Gesteenten op grote diepte in de aardkorst geleiden elektriciteit beter dan gesteenten nabij het oppervlak. Dat is bekend door metingen die vanaf het aardoppervlak zijn gedaan. Naar de oorzaak van dit hogere geleidingsvermogen kon men tot nu toe slechts gissen, omdat de gesteenten op grote diepte niet bereikbaar waren.

Daar is nu dank zij het Duitse diepboorproject bij Windischeschenbach, in Beieren, verandering in gekomen. Duitse en Amerikaanse onderzoekers hebben nu gesteenten kunnen bestuderen die afkomstig zijn van diepten tot 4600 meter. De boorkop is overigens al de 8600 meter gepasseerd en op weg naar de geplande 10.000 meter, een diepte die men eind dit jaar hoopt te bereiken.

Op 4600 meter diepte staan de gesteenten onder hoge druk. Tijdens het omhoog halen valt deze druk weg en zet het gesteente uit: er onstaan scheuren en verschuivingen in het inwendige. Om het geleidingsvermogen van het oorspronkelijke gesteente te kunnen meten, werden de boormonsters in het laboratorium opnieuw onder druk gezet. Tijdens het opvoeren van de druk bleek dat het geleidingsvermogen in richtingen evenwijdig aan de splijtrichting (gelaagdheid) afnam, zoals ook het geval is bij kristallijne en metamorfe gesteenten aan het aardoppervlak. Maar het geleidingsvermogen in richtingen die hier grote hoeken mee maken nam toe (Nature 367, p. 59).

Onderzoek onder de elektronenmicroscoop liet zien dat de gesteenten in de splijtrichting vele insluitsels en gebroken vlakken ilmeniet (FeTiO) bevat, een mineraal met een hoog geleidingsvermogen. Deze ilmenietvlakken en -draden zouden op grote diepte meer intact zijn geweest en pas tijdens het omhoog halen door scheurvorming zijn verbroken. Het opvoeren van de druk in het laboratorium zorgde weer voor een gedeeltelijk herstel van deze geleidende verbindingen.

De onderzoekers denken daarom dat dit mineraal het hoge geleidingsvermogen op grote diepte kan verklaren. Vlakken en draden met een dikte van 10 micron (0,01 millimeter) zouden al toereikend zijn. In andere gesteenten zouden ook grafiet, pyriet en magnetiet een rol kunnen spelen. Uit de opgehaalde gesteentemonsters blijkt dat zich op grote diepte ook veel pekel bevindt, dat in de poriën van het gesteente is gedrongen. Ook pekel heeft een hoog geleidingsvermogen, maar de bijdrage van ilmeniet zou toch wel een factor tien groter zijn.

    • George Beekman