Има скрит слой разтопена скала под тектоничните плочи на Земята

Учени откриват нов слой от частично разтопена скала под земната кора, който може да помогне за разрешаването на дългогодишен дебат за това как се движат тектоничните плочи.

Вече има открити отделни участъци от разтопена скала на подобна дълбочина. Но новото проучване, ръководено от Тексаския университет в Остин, за първи път разкрива глобалния обхват на слоя и ролята му в тектониката на плочите.

Изследването е публикувано в списание Nature Geoscience.

Разтопеният слой се намира на около 160 км от повърхността и е част от астеносферата, която се намира под тектонските плочи на Земята в горната мантия. Астеносферата е важна за тектониката на плочите, тъй като образува относително мека граница, която позволява на тектонските плочи да се движат върху мантията.

Но причините, поради които астеносферата е мека, обаче не са добре изяснени. Учените по-рано смятаха, че причина може да бъде разтопяването на скалите. Но това изследване показва, че всъщност разтопяването изглежда не оказва съществено влияние върху визкозността на мантийните скали.

^{Схема на астеносферата, която подпомага тектониката на плочите, където изследователите от Факултета по геонауки "Джаксън" към университета в Остин (UT Austin Jackson School of Geosciences) твърдят, че са открили глобален слой от частична стопилка (показан в червено). Кредит: Junlin Hua/UT Jackson School of Geosciences}

"Когато си представим, че нещо се топи, интуитивно си мислим, че разтопяването трябва да играе голяма роля за вискозитета на материала", коментира Дзюнлин Хуа (Junlin Hua), постдокторант във Факултета по геонауки "Джаксън" към университета, който ръководи изследването. "Но открихме, че дори там, където фракцията на стопилката е доста висока, а нейният ефект върху визкозността на мантията е много малък."

Според изследването, което Хуа започва като аспирант в университета Браун, конвекцията на топлина и скали в мантията имат преобладаващото влияние върху движението на плочите. Въпреки че вътрешността на Земята е до голяма степен твърда, за дълги периоди от време скалите могат да се изместват и да текат като мед.

Доказването на факта, че разтопеният слой не оказва влияние върху тектониката на плочите, означава, че компютърните модели на Земята имат една сложна променлива по-малко, коментира съавторът Торстен Бекер (Thorsten Becker), професор въа Факултета по геонауки "Джаксън" към университета в Остин.

"Не можем да изключим, че локално разтопеният слой няма значение", отбелязва Бекер, който разработва геодинамични модели на Земята в Института по геофизика на Тексаския университет. "Но мисля, че това ни кара да гледаме на тези наблюдения на разтопяването като на маркер за това, което се случва в Земята, а не непременно като на активен фактор за нещо."

Идеята да се търси нов слой в земните недра хрумва на Хуа, докато изучава сеизмични изображения на мантията под Турция по време на докторското си изследване.

Заинтригуван от признаците на частично разтопена скала под земната кора, Хуа събира подобни изображения от други сеизмични станции, докато не получава глобална карта на астеносферата. Това, което той и други са смятали за аномалия, всъщност е било често срещано явление по целия свят, появяващо се на сеизмичните измервания навсякъде, където астеносферата е най-гореща.

Следващата изненада идва, когато сравнява картата на стопилките със сеизмичните измервания на тектоничните движения и не открива никаква връзка, въпреки че стопеният слой обхваща почти половината Земя.

"Тази работа е важна, защото разбирането на свойствата на астеносферата и произхода на причините за нейната слабост е от основно значение за разбирането на тектониката на плочите", заявява съавторът Карен Фишер (Karen Fischer), сеизмолог и професор в университета Браун, която е била научен ръководител на Хуа, когато той започва изследването.

Справка: “Asthenospheric low-velocity zone consistent with globally prevalent partial melting” by Junlin Hua, Karen M. Fischer, Thorsten W. Becker, Esteban Gazel and Greg Hirth, 6 February 2023, Nature Geoscience.
DOI: 10.1038/s41561-022-01116-9

Източник: Groundbreaking Discovery of Hidden Molten Rock Layer Under Earth’s Tectonic Plates
University Of Texas At Austin