Ученые обнаружили ранее неизвестный слой расплавленной породы, скрытый под тектоническими плитами Земли

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 расположен примерно в 100 милях от поверхности и является частью астеносферы, которая 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 Цзюньлинь Хуа, научный сотрудник Школы геонаук Джексона при Техасском университете, 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.

По словам соавтора Торстена Беккера, профессора школы Джексона, демонстрация того, что слой расплава не влияет на тектонику плит, означает, что одной сложной переменной для компьютерных моделей Земли станет меньше.

«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 сейсмических изображений 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 основополагающее значение для понимания тектоники плит», — сказала соавтор Карен Фишер, сейсмолог и профессор Университета Брауна, доктор философии Хуа. советник, когда он начал исследование.

Исследование финансировалось Национальным научным фондом США. Сотрудничающие учреждения включали Институт вычислительной техники и наук UT Oden и Корнельский университет.