Сейсмологи выявили скрытую жизнь мантии под древнейшей тихоокеанской плитой

Упрощенная структура Земли

Ученые обнаружили под Тихим океаном следы древних движений земной мантии. Их удалось выявить благодаря анализу сейсмических волн, которые проходят через недра планеты и меняют свои свойства в зависимости от структуры окружающих пород. Результаты исследования опубликованы в журнале Seismological Research Letters.

Работа посвящена району Тихоокеанского треугольника — участку океанического дна возрастом от 160 до 180 млн лет. Он находится примерно в 1000 км к востоку от Марианского желоба. Это место интересно геологам не только своим возрастом. Здесь когда-то сходились три тектонические плиты, границы которых были зонами формирования новой океанической коры.

Недра оставляют подсказки в колебаниях

Команда исследователей изучила сейсмическую анизотропию — явление, при котором скорость распространения волн зависит от направления их движения. Оно возникает, в частности, из-за того, что минеральные кристаллы в мантии выстраиваются определенным образом под воздействием движения пород.

Чтобы проследить эти особенности, ученые использовали данные донных широкополосных сейсмометров. Приборы собирали информацию в рамках совместного корейско-японского проекта Oldest-1 в 2018–2019 годах.

Анализ показал, что картина под Тихоокеанским треугольником гораздо сложнее, чем можно было бы ожидать, если бы структура мантии определялась исключительно современным движением тектонических плит. Некоторые направления распространения волн соответствуют нынешним и древним перемещениям плит, другие же не укладываются в упрощенную модель.

Иными словами, верхняя мантия способна сохранять своеобразную геологическую память. Следы прежних деформаций могут сосуществовать с изменениями, вызванными движением вещества сегодня.

Затонувшие породы меняют направление подземных потоков

Исследователи также уточнили картину аномалий, которые ранее обнаружили с помощью сейсмической томографии. Этот метод позволяет строить своеобразные изображения внутренних структур Земли по прохождению сейсмических волн.

В одной из областей направление распространения волн систематически менялось. По мнению ученых, это может указывать на то, что поток вещества в мантии огибает погрузившийся в глубину фрагмент древней литосферы — жесткой оболочки, включающей земную кору и верхнюю часть мантии.

Еще одна загадка связана с участками, где исследователям не удалось выявить четкий сигнал анизотропии. Такие зоны обнаружили возле цепи подводных гор Магеллана и древнего тройного соединения тектонических плит. Одно из возможных объяснений — локальные восходящие потоки горячего мантийного вещества, известные как мантийные плюмы.

Впрочем, авторы подчеркивают, что эти интерпретации пока нельзя считать окончательными: полученные данные допускают и другие объяснения.

Теперь команда изучает результаты второго эксперимента — Oldest-2, проведенного западнее первой зоны наблюдений, ближе к Марианскому желобу. Сопоставление двух массивов данных позволит проверить, сохраняются ли обнаруженные закономерности на большей территории, и отделить влияние современных потоков мантии от следов древних тектонических событий.

Главная ценность работы — возможность восстановить историю движения вещества в недрах по косвенным признакам. Это поможет лучше понять, как взаимодействуют мантия и тектонические плиты и каким образом на протяжении миллионов лет менялась земная кора.

О таинственных островах в глубинах земной мантии мы рассказали здесь.

А другая публикация посвящена состоянию мантии перед расколом Пангеи — единственного суперконтинента Земли, начавшему «делиться» к концу пермского периода.