Много вулканов возникают в зонах столкновения между тектоническими плитами, но форме вулканов горячей точки посреди пластин. Геологи выдвинули гипотезу, что upwellings горячей, оживленной скалы повышаются как перья с глубоко в мантии Земли – слой между коркой и ядром, которое составляет большую часть объема Земли – и поставляйте тепло, которое кормит эти серединой вулканов пластины.Но некоторые цепи вулканов горячей точки легко не объяснены этой простой моделью, факт, который предлагает, есть более сложные взаимодействия между этими горячими перьями и верхней мантией. Теперь, компьютерный подход моделирования, развитый сейсмологом Университета Мэриленда Ведраном Лекиком и коллегами в Калифорнийском университете Беркли, произвел новые сейсмические образы волны, которые показывают, что возрастающие перья, на самом деле, под влиянием образца подобных пальцу структур, несущих тепло глубоко ниже океанских пластин Земли.
Сейсмические волны – волны энергии, произведенной землетрясениями, взрывами и извержениями вулканов, которые могут путешествовать на большие расстояния ниже поверхности Земли. Поскольку они путешествуют через слои различной плотности и эластичности, их изменений формы. Глобальная сеть сейсмографов делает запись этих изменяющихся форм волны. Сравнивая формы волны от сотен землетрясений, зарегистрированных в местоположениях во всем мире, ученые могут сделать выводы о структурах, через которые поехали сейсмические волны.
Процесс, известный как сейсмическая томография, работает почти таким же способом, которым снимки компьютерной томографии (компьютерная томография) показывают структуры, скрытые ниже поверхности человеческого тела. Но так как мы знаем намного меньше о структурах ниже поверхности Земли, сейсмическую томографию не легко интерпретировать. «Земная кора варьируется много, и способность представлять то изменение трудная, намного меньше структура глубже ниже,» сказал Лекик, доцент геологии в кампусе Колледж-Парка.
До недавнего времени исследования как то в исследовании заняли бы до 19 лет машинного времени. Учась для его докторской степени с ведущим автором исследования, УКОМ Беркли профессор Барбара Романович, Lekic разработал метод к более точно образцовым данным о форме волны, все еще сохраняя машинное время управляемым, который привел к изображениям более высокой резолюции взаимодействия между слоями мантии Земли.Совершенствуя этот метод, исследовательская группа во главе с аспирантом УКА Беркли Скоттом Френчем нашла подобные пальцу каналы медленных сейсмических волн, текущих на приблизительно 120 – 220 миль ниже морского дна и растягивающихся в группах приблизительно 700 миль шириной и на расстоянии в 1 400 миль.
Исследователи также обнаружили тонкое, но важное различие в скорости: на этой глубине сейсмические волны, как правило, едут приблизительно 2,5 в 3 мили в секунду, но средняя сейсмическая скорость в каналах была на 4 процента медленнее. Поскольку более высокие температуры замедляют сейсмические волны, исследователи выводят, что каналы более горячие, чем окружающий материал.
«Мы оцениваем, что замедление, которое мы видим, могло представлять повышение температуры до 200 градусов Цельсия» или приблизительно 390 градусов по Фаренгейту, сказали французы, исследование исследования приводят автора. На этих глубинах абсолютные температуры в мантии составляют приблизительно 1 300 градусов Цельсия или 2 400 градусов по Фаренгейту, сказали исследователи.Геофизики долго теоретизировали, что каналы, сродни показанным в компьютерной модели, существуют и взаимодействуют с перьями в мантии Земли та горячая точка подачи вулканы. Но новые изображения показывают впервые степень, глубину и форму этих каналов.
И они также показывают, что пальцы выравнивают с движением лежащей тектонической плиты. Исследователи выдвигают гипотезу, что эти каналы могут взаимодействовать сложными способами и с тектоническими плитами выше их и с горячими перьями, повышающимися снизу.
«Этот глобальный образец подобных пальцу структур, которые мы видим, который не был зарегистрирован прежде, кажется, отражает взаимодействия между резко поднимающимися перьями и движением лежащих пластин», сказал Лекик. «Отклонение перьев в эти подобные пальцу каналы представляет промежуточный масштаб конвекции в мантии между крупномасштабным обращением, которое стимулирует движения пластины и перья меньшего масштаба, которые мы теперь начинаем к изображению».«Точному характеру тех взаимодействий будет нужно дальнейшее исследование», сказали французы, «но у нас теперь есть более четкая картина, которая может помочь нам понять ‘сантехнику’ мантии Земли, ответственной за острова вулкана горячей точки как Таити, Воссоединение и Самоа».