Ученые открыли новый ключ к тому, как движутся тектонические плиты Земли

пластин за последний миллиард лет.

Мердит и др. 2021/Earth-Science Reviews

Ученые обнаружили новый слой частично расплавленной породы под земной корой, который может помочь разрешить давний спор о том, как движутся тектонические плиты.

Исследователи ранее идентифицировали пятна расплава на такой же глубине. Но новое исследование, проведенное Техасским университетом в Остине, впервые показало глобальную протяженность слоя и его роль в тектонике плит.

Расплавленный слой находится примерно в 160 километрах от поверхности и является частью астеносфера, который находится под тектоническими плитами Земли в верхней мантии. Астеносфера важна для тектоники плит, потому что она образует относительно мягкую границу, которая позволяет тектоническим плитам двигаться через мантию.

Однако причины его мягкости до конца не изучены. Ученые ранее думали, что причиной могут быть расплавленные породы. Но это исследование показывает, что расплав на самом деле не оказывает заметного влияния на течение мантийных пород.

«Когда мы думаем о том, что что-то плавится, мы интуитивно думаем, что расплав должен играть большую роль в вязкости материала», — сказал он. Цзюньлинь Хуа, постдокторский научный сотрудник Школы наук о Земле Джексона UT, который руководил исследованием. «Но мы обнаружили, что даже там, где доля расплава довольно высока, его влияние на течение мантии очень незначительно».

Согласно исследованиям, которые Хуа начал, будучи аспирантом Университета Брауна, преобладающее влияние на движение плит оказывает конвекция тепла и горных пород в мантии. Хотя недра Земли в основном твердые, в течение длительных периодов времени камни могут смещаться и течь, как мед.

тектоника, где исследователи из Школы наук о Земле Остина Джексона при Техасском университете говорят, что обнаружили глобальный слой частичного расплава (показан красным пятном).

Цзюньлинь Хуа / Школа наук о Земле Джексона, штат Юта

По словам соавтора, демонстрация того, что слой расплава не влияет на тектонику плит, означает, что для компьютерных моделей Земли на одну сложную переменную меньше. Торстен Беккерпрофессор школы Джексона.

«Мы не можем исключить, что локальное таяние не имеет значения», — сказал Беккер, который разрабатывает геодинамические модели Земли в Институте геофизики Техасского университета при школе Джексона. «Но я думаю, что это заставляет нас рассматривать эти наблюдения за таянием как маркер того, что происходит на Земле, а не обязательно как активный вклад в что-либо».

Идея искать новый слой в недрах Земли пришла Хуа во время изучения сейсмические изображения мантии под Турцией во время его докторского исследования.

Заинтригованный признаками частично расплавленной породы под земной корой, Хуа собрал аналогичные изображения с других сейсмических станций, пока не получил глобальную карту астеносферы. То, что он и другие приняли за аномалию, на самом деле было обычным явлением во всем мире, проявляясь в сейсмических данных везде, где астеносфера была самой горячей.

Следующий сюрприз случился, когда он сравнил свою карту расплава с сейсмическими измерениями тектонического движения и не обнаружил корреляции, несмотря на то, что расплавленный слой покрывает почти половину Земли.

«Эта работа важна, потому что понимание свойств астеносферы и причин ее слабости имеет фундаментальное значение для понимания тектоники плит», — сказал соавтор. Карен Фишер, сейсмолог и профессор Университета Брауна, доктор философии Хуа. советник, когда он начал исследование.

Изучение “Астеносферная зона низких скоростей, согласующаяся с преобладающим во всем мире частичным плавлением» была опубликована в журнале Геофизические науки о природе. Материал предоставлен Техасским университетом..