Разрабатывая лучшую картину основного двигателя тектоники плит, ученые надеются получить лучшее понимание механизмов, которые стимулируют движение пластины и связанный с влиянием процесс, включая тех, которые включают землетрясения и вулканы.Когда мы смотрим на землю, мы видим ее твердую корку, относительно тонкий слой скалы, которая составляет континенты и дно океана. Корка сидит на тектонических плитах, которые перемещаются медленно со временем в слой, названный литосферой. У основания пластин, на приблизительно 80 – 100 километров ниже поверхности, начинается астеносфера.
Интерьер земли течет более легко в астеносфере, и конвекция здесь, как полагают, помогает вести тектонику плит, но как точно, который происходит и на что похожа граница между литосферой и астеносферой, не ясно.Чтобы бросить более близкий взгляд на эти процессы, команда во главе с учеными из Земной Обсерватории Ламонта-Доэрти Колумбийского университета установила множество сейсмометров на дне Тихого океана около центра Тихоокеанской Плиты. Делая запись сейсмических волн, произведенных землетрясениями, они смогли посмотреть глубоко в земле и создать изображения потока мантии, подобного пути доктор изображения сломанная кость.Сейсмические волны перемещаются быстрее через плавную скалу, потому что давление искажает кристаллы olivine, минерал, распространенный в мантии, и протягивает их в том же самом направлении.
Ища быстрее сейсмическое движение волны, ученые могут нанести на карту, куда мантия течет сегодня и куда это текло в прошлом.Три основных силы, как полагают, стимулируют океанское движение пластины: пластины «выдвинуты» далеко от середины океанских горных хребтов, поскольку новое морское дно формируется; пластины «тянут» как самые старые части погружения пластины назад в землю в зонах субдукции; и конвекция в астеносфере помогает переправить пластины вперед. Если бы доминирующий поток в астеносфере произошел только от «толчка горного хребта» или «напряжения пластины», то кристаллы чуть ниже пластины должны выровнять с движением пластины.
Исследование находит, однако, что направление кристаллов не коррелирует с очевидным движением пластины ни на какой глубине в астеносфере. Вместо этого выравнивание кристаллов является самым сильным около вершины литосферы, где новое морское дно формируется, самый слабый около основы пластины, и затем достигает максимума в силе снова на приблизительно 250 километров ниже поверхности, глубоко в астеносфере.«Если бы главный поток был мантией, постригшей пластиной выше его, куда пластина просто тянет все с ним, мы предсказали бы быстрое направление, это отличается, чем, что мы видим», сказал соавтор Джеймс Гээрти, геофизик в Ламонте-Доэрти. «Наши данные предполагают, что есть два других процесса в мантии, которые более сильны: один, астеносфера ясно течет самостоятельно, но это – более глубокий и меньший масштаб; и, два, морское дно, распространяющееся в горном хребте, производит очень прочную литосферную ткань, которая не может быть проигнорирована».
Стрижка, вероятно, происходит на границе пластины, Гээрти сказал, но это существенно более слабо.Дональд Форсайт, морской геофизик в Университете Брауна, который не был вовлечен в новое исследование, сказал, «Эти новые результаты вызовут повторное рассмотрение преобладающих моделей потока в океанской мантии».Смотря на всю верхнюю мантию, ученые нашли, что самые сильные скалы порождения процесса, чтобы течь происходят в верхней части литосферы, поскольку новое морское дно создано в середине океанского горного хребта. Когда расплавленная порода повышается, только часть плавной скалы сжимает до горного хребта.
С обеих сторон давление сгибает избыточную скалу 90 градусов, таким образом, это продвигается в литосферу, параллельную основанию корки. Поток укрепляется, как он охлаждается, создавая отчет спрединга морского дна более чем миллионы лет.Этот «угловой процесс» потока был известен, но исследование приносит его в больший центр, показывая, что он искажает горные хрустали на глубину по крайней мере 50 километров в литосферу.
В астеносфере образцы предлагают два потенциальных сценария потока, оба представляющих свидетельств каналов конвекции, которые достигают нижнего предела на приблизительно 250 – 300 километров ниже поверхности земли. В одном сценарии различия в давлении ведут поток как сжатие зубной пасты от трубы, заставляя скалы течь на восток на запад или запад на восток в канале. Перепад давлений мог быть вызван горячим, частично расплавленная порода, накопленная ниже середины океанских горных хребтов или ниже охлаждающихся пластин, ныряющих в землю в зонах субдукции, пишут авторы. Другой возможный сценарий – то, что небольшая конвекция происходит в канале как куски прохладной мантии и слив.
Шоу измерений силы тяжести с высоким разрешением изменяется по относительно маленьким расстояниям, которые могли отразить небольшую конвекцию.«То, что мы наблюдаем процессы меньшего масштаба, которые доминируют над деформацией верхней мантии, это – большой шаг вперед.
Но это все еще оставляет сомнительным, каковы те процессы потока. Нам нужен более широкий набор наблюдений из других регионов», сказал Гээрти.Исследование – часть проекта NoMelt, который был разработан, чтобы исследовать границу астеносферы литосферы в центре океанской пластины, далекой от влияния таяния в горном хребте.
Ученые полагают, что результаты здесь представительные для Тихоокеанского Бассейна и вероятных океанских бассейнов во всем мире.NoMelt уникален из-за своего местоположения.
Большинство исследований использует наземные сейсмометры на краю океана, которые имеют тенденцию подчеркивать движение пластин по астеносфере из-за ее крупного масштаба и пропускать процессы меньшего масштаба. Множество сейсмометра дна океана NoMelt, с помощью сейсмического исследовательского судна Ламонта Маркус Г. Лэнгсет, сделало запись данных из землетрясений и других сейсмических источников с середины пластины по промежутку года.