Глобальное исследование выявило деформацию мантии Земли, вызванную древней тектоникой плит

Исследователи впервые нанесли на карту в планетарном масштабе, как глубокая мантия Земли подвергается деформации, вызванной тектоническими плитами, затонувшими миллионы лет назад. Анализ более 16 миллионов сейсмограмм, собранных в 24 центрах обработки данных, выявил закономерности сейсмической анизотропии примерно в двух третях нижней мантии, слоя глубиной примерно 2900 километров чуть выше ядра Земли. Результаты подтверждают давние теории и предлагают первые глобальные наблюдательные данные о том, как эти глубокие структуры деформируют недра планеты.

Беспрецедентное картографирование нижней мантии Земли

Команда под руководством исследователей из Калифорнийского университета в Беркли собрала одну из крупнейших коллекций сейсмических данных, когда-либо собранных. В ходе работы было исследовано около 75% нижней мантии, проанализированы многочисленные фазы сейсмических волн, генерируемых землетрясениями, которые проходят вниз по мантии, проходят через ядро ​​и возвращаются на поверхность. Такой подход позволил составить карту распределения деформаций на расстояниях в сотни километров, открыв беспрецедентную картину недр Земли.

Поперечные волны распространяются с разной скоростью в зависимости от направления и характеристик материала. Это изменение направления, называемое сейсмической анизотропией, работает как прямой индикатор накопленной деформации мантии за миллионы лет. Исследование было опубликовано в журнале The Seismic Record, связанном с Сейсмологическим обществом Америки, что стало важной вехой в современной геофизике.

Собраны данные и выявлены закономерности

• Общий объем проанализированных сейсмограмм: более 16 миллионов записей.
• Покрытие нижней мантии: почти 75% изучаемого региона.
• Обнаружена анизотропия: примерно в двух третях проанализированных областей.
• Задействованы центры обработки данных: 24 учреждения по всему миру.
• Глубина нижней мантии: примерно 2900 километров.

Модели деформаций наиболее очевидны в областях, связанных с древними субдуцированными тектоническими плитами, теми, которые погрузились в недра планеты. Концентрация анизотропии в этих конкретных областях предполагает прямую связь между движением плит на поверхности и деформацией глубокой мантии. Эта взаимосвязь уже была предсказана геодинамическими моделями, но новое картирование предлагает первое подтверждение, основанное на глобальных сейсмических наблюдениях.

Субдуцированные плиты и трансформация мантии

Когда тектонические плиты опускаются в недра Земли, они несут с собой структуры, образовавшиеся, когда они находились ближе к поверхности. Со временем сильная жара и жестокое давление изменяют минералы и создают новую ориентацию материала. Этот процесс не только модифицирует саму плиту, но также толкает и изменяет форму мантии вокруг нее, создавая анизотропию, наблюдаемую исследователями.

Джонатан Вольф, ведущий автор исследования, объяснил, что деформация верхней мантии уже хорошо известна благодаря притяжению движущихся плит. Однако в нижней мантии подобного крупномасштабного понимания не было. Работа значительно продвинулась в этом направлении, предлагая наблюдательные доказательства, связывающие поведение поверхностных плит с глубинными процессами планеты.

Leia Tambem

Романтические комедии и детективы появятся на Netflix в июне вместе с Office Passion и Oasis.

Уругвай объявил состав команды на ЧМ-2026, в которую вошли шесть бразильских футболистов

Когда начнется чемпионат мира по футболу 2026 года? Дата, время, первая игра и церемония открытия

Механизмы глубокой деформации

Ученые рассматривают две основные гипотезы, объясняющие обнаруженную анизотропию. Первое предполагает, что плиты сохраняют ископаемую анизотропию своей поверхностной фазы, сохраняя структурную память о прошлом. Второй, который исследователи считают более вероятным, указывает на интенсивную деформацию во время погружения плит и их контакта с границей ядро-мантия. Этот процесс модифицирует минералогическую ткань и создает новую анизотропную структуру.

Не все области без четкого анизотропного сигнала обязательно свободны от деформации. В некоторых случаях сигнал может быть просто слишком слабым для обнаружения современными методами. Исследователи подчеркивают, что набор данных продолжает оставаться ценным источником для будущих исследований, направленных на большее разрешение и детализацию мантийных процессов.

Последствия для динамики Земли

Мантия Земли медленно циркулирует посредством конвекционных потоков, тесно связанных с движением тектонических плит. Эти течения не только смещают плиты на поверхности, но также растягивают и искажают сам материал мантии в планетарном масштабе. Исследование подтверждает давние теории и предлагает данные наблюдений, которые укрепляют понимание долгосрочной динамики планеты.

Лучшее знание этих глубинных процессов помогает нам понять, как деформация влияет на термическое и химическое поведение недр Земли на протяжении миллионов лет. Дополнительные исследования с тем же набором данных могут раскрыть более подробную информацию о моделях мантийных потоков и их связи с тектоникой плит. Эта работа подчеркивает важность глобальных сейсмических баз данных для дальнейшего развития геофизики и понимания планеты.