Геофизики узнали тайну формирования Гавайских островов

Геофизики узнали тайну формирования Гавайских островов

Новое океаническое плато было на днях впервые обнаружено в нижней мантии Земли, на глубине 800 километров под Восточной Сибирью. По мнению геофизиков именно оно сдвинуло место формирования Гавайев 100 миллионов лет назад.

Открытие произошло, когда Сунцяо «Шон» Вэй, доцент кафедры геологических наук факультета наук о Земле и окружающей среде в МГУ, с помощью новаторских методов заметил что-то необычное в своих данных. Исследование Вэя опубликовано 20 ноября в журнале Science.

Мантия Земли в основном твердая, но у срединно-океанического хребта она тает, образуя новую океаническую кору между двумя тектоническими плитами, такими как Тихоокеанская плита. Как правило, эта новая кора Тихого океана имеет одинаковую толщину в шесть километров. Это и отметил Вэй.

По мере того как плиты продолжают двигаться, горячий шлейф твердых пород медленно поднимается в мантии, плавя тектоническую плиту, создавая вулканы, подобные Гавайским островам. Мантийный шлейф имеет грибовидную форму с широкой головой, составляющей тысячи километров в поперечнике, и тонким хвостом, составляющим всего несколько сотен километров в поперечнике.

Вэй сказал, что, когда эта грибовидная головка достигает поверхности Земли в океане, она растягивается и сглаживается, в то время как она плавит доминирующую тектоническую плиту, образуя океаническое плато толщиной 30 километров в форме блина.

Этот процесс продолжается по мере того, как большая часть мантии достигает поверхности, а доминирующая плита продолжает движение. Со временем остается тропа из островов.

До сих пор ведутся споры о том, создает ли каждый мантийный шлейф «блин» на протяжении своей ранней истории и о конечном пункте назначения этих океанических плато в форме блинов. Попытка найти древнюю океаническую кору, в том числе старые океанические плато, крайне затруднительна, так как кора могла погрузиться или соскользнуть в океанический желоб или под него и исчезнуть с поверхности Земли.

Несмотря не то, что ученые обычно считают, что океаническая кора сохраняется в мантии Земли после субдукции, она обычно слишком тонкая, чтобы ее можно было наблюдать с помощью традиционных технологий, таких как сейсмическая томография. До сих пор Вэй думал, что именно это случилось с «блином» на Гавайях, пока не обнаружил неожиданный сигнал в данных.

Вэй и его команда собрали самый большой набор данных определенного типа сейсмограмм и провели анализ данных и численное моделирование в кластере высокопроизводительных вычислений, управляемом Институтом кибер-исследований МГУ. Среди его сотрудников: Питер М. Ширер из Института океанографии Скриппса; Каролина Литгоу-Бертеллони и Ларс Стиксруд из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе; и Дондун Тиан из МГУ.

Команда также объединила сильные стороны сейсмической томографии, сейсмического отражения и физики минералов. Сейсмическая томография на основе ранее опубликованных работ создает трехмерное изображение, которое дает расплывчатое изображение древней Тихоокеанской плиты в мантии.

Результаты сейсмического отражения (основное наблюдение в этой работе) помогли исследователям найти толстую кору на больших глубинах. Команда использовала минеральную физику, чтобы доказать, что обнаруженный сигнал указывает на кусок океанического плато.

Моделирование реконструкции пластин помогло исследователям связать недавно обнаруженное океаническое плато с гавайским «блином», который образовался во время образования горячей точки на Гавайях примерно 100 миллионов лет назад.

logo