Тектонические массивы на северо-востоке Китая открыли тайны глубинного строения Земли
10 ноября 2020 г.
Ученые из Китайской академии наук изучили строение Земли в западной части Тихого океана и пришли к неожиданным выводам. Статья была опубликована в журнале Nature Geoscience.
Благодаря развитию современных методов аналитических исследований, ученые имеют возможность заглянуть в самые дальние уголки её истории и узнать не только то, что было в начале формирования нашей планеты, но и предсказать, что ждёт нас и нашу планету в будущем.
В настоящее время геологи имеют довольно приблизительное представление о внутреннем строении Земли. Благодаря развитию современных методов аналитических исследований, ученые установили, что в поперечном сечении земного шара существуют три наиболее активных слоя, каждый мощностью в несколько сотен километров: астеносфера, верхний слой нижней мантии и слой D" в основании мантии. Астеносфера и литосфера определяют крупные поверхностные структуры: горно-складчатые сооружения, океанические пространства, субдукционные зоны и зоны коллизии.
Ещё в 2000 году ученые Мотоюки Кидо и Дэвид А. Юэн утверждали, что именно этим слоям принадлежит ведущая роль в глобальной геодинамике.
Что касатся российских ученых, то в одном из своих недавних исследований генеральный директор Объединенного института геохимии и геологии (ОИГГ) СО РАН академик РАН Михаил Иванович Кузьмин и заместитель директора Института геологии рудных месторождений, петрографии, минералогии и геохимии (ИГЕМ) РАН академик РАН Владимир Викторович Ярмолюк подтверждают их слова и говорят, что «эти слои определяют современный стиль работы «машины» нашей Земли».
В частности они описывают слой D", как «слой, в котором накапливаются так называемые слэбы литосферных плит, которые не сохраняются в зоне границы нижней и верхней мантии, а погружаются до границы ядро–мантия. В слое D» также происходит переход основного минерала нижней мантии Земли – перовскита, в более упакованную минеральную фазу – постперовскит».
В жизнедеятельности нашей планеты задействованы все ее оболочки, являющиеся тесно связанными между собой различными геологическими процессами. Слэбы литосферных плит – одна из самых интересных, с точки зрения современных ученых, частей механизма образования и эволюции Земли. По данным сейсмотомографии они являются, по сути, погружающимися глубоко в мантию Земли наклонными зонами повышенных сейсмических скоростей – пластин океанской литосферы. Большинство слэбов пересекают кровлю нижней мантии, не проникая в нее глубже 1000-1300 км, и дальше, как говорят ученые, «расплавляются».
Погружающиеся литосферные плиты, поставляющие холодное вещество в мантию, и поднимающееся мантийное вещество в горячих мантийных провинциях, являются также причиной возникновения крайне важного для всей жизни на Земле явления, которое получило название «нижнемантийная конвекция».
Новое исследование, опубликованое в журнале Nature Geoscience учеными из Китайской академии наук, было посвящено изучению майнтийных слабов. Его результаты не только расширили понятие ученых того, как образуются мантийные слабы, как они движутся и развиваются, но также пролили свет на многие связанные с мантийной конвекцией процессы, происходящие в недрах Земли.
Исследователи воспользовались преимуществами строения плотных тектонических массивов на северо-востоке Китая для изучения структур верхней мантии в этом регионе.
Они обнаружили резкие скачки сейсмической скорости в переходной зоне мантии (от ~410 км до 660 км) под западной частью Тихого океана, которые пространственно совпадают с верхней и нижней границами пластин-слэбов океанской литосферы.
«На основе подробного сейсмологического анализа верхний разрыв был интерпретирован как разрыв Мохо в субдуцированной плите, – пишет в своём исследовании профессор Чен из Китайской академии наук. – Нижняя неоднородность, вероятно, вызвана частичным плавлением астеносферы суб-слэба в водных условиях в морской части плиты».
Ученые также отмечают, что выделенная отчетливая граница между слэбом и мантией находится на глубинах от 410 до 660 км, что значительно глубже, чем наблюдалось ранее. Результаты исследования указывают на слоистую структуру слэба и на высокое содержание воды под самим слэбом.
Читать подробнее:
Distinct slab interfaces imaged within the mantle transition zone
Источник: Nature Geoscience
Перевод/адаптация текста: «Вестник ОНЗ РАН»