Analiza seismică dezvăluie urme străvechi ale fluxului mantalei sub cea mai veche placă a Pacificului
Datele seismice captate de instrumente amplasate pe fundul oceanului au scos la iveală urme „fosilizate” ale fluxului mantalei sub cea mai veche porțiune păstrată a scoarței oceanice din Pacific. Modelele fluxului străvechi, urmărite în partea superioară a mantalei, sunt complexe și reflectă atât schimbările mișcării plăcilor tectonice de-a lungul timpului, cât și deformarea mantalei în jurul unor structuri precum un rest scufundat al litosferei și zone de ascensiune a materialului fierbinte.
Citirea istoriei mantalei prin undele seismice
Cercetătorii conduși de YoungHee Kim de la Universitatea Națională din Seul studiază anizotropia seismică pentru a găsi urme ale mișcărilor trecute ale mantalei. Fluxul mantalei aliniază structura cristalină a mineralelor din partea superioară a mantalei într-o orientare asemănătoare unei rețele. Aceste orientări pot fi detectate prin modul în care undele seismice de forfecare se descompun în componente rapide și lente pe măsură ce traversează mineralele aliniate.
„Întrebarea centrală este cum reflectă modelul direcțional pe care îl observăm în manta atât deformarea asociată mișcării actuale a plăcilor, cât și structurile moștenite din istoria îndelungată a plăcii”, a explicat Kim. „Rezultatele noastre arată că anizotropia de sub Triunghiul Pacificului este variabilă spațial și nu poate fi explicată doar prin deformarea determinată de mișcarea plăcilor”, a adăugat ea.
Scoarța străveche consemnează schimbările mișcărilor plăcilor
Triunghiul Pacificului, situat la aproximativ 1.000 de kilometri est de Groapa Marianelor, are o vechime de 160 până la 180 de milioane de ani. El reprezintă un loc unde trei plăci tectonice se întâlneau cândva la o joncțiune triplă a creastelor de expansiune, unde plăcile se îndepărtau pentru a face loc scoarței oceanice noi care urca din adânc. Datele privind undele de forfecare analizate în studiu au fost colectate de seismometre cu bandă largă amplasate pe fundul oceanului, parte a experimentului colaborativ coreean-japonez Oldest-1, desfășurat între 2018 și 2019.
„Anizotropia seismică a fost unul dintre obiectivele sale științifice, alături de alte aspecte ale structurii și dinamicii mantalei”, a explicat Kim. Analiza cercetătorilor a dezvăluit o imagine complexă a fluxului mantalei în regiune, cu unele orientări anizotrope aliniate mișcărilor străvechi și mai recente ale plăcilor, și alte orientări diferite de cele așteptate pe baza predicțiilor privind mișcarea plăcilor.
„Ne așteptam la o oarecare complexitate, deoarece istoria îndelungată a regiunii, inclusiv schimbările în mișcarea plăcilor și interacțiunile cu punctele fierbinți, ar fi putut păstra sau modifica țesuturile de deformare anterioare”, a spus Kim. Anizotropia fosilă din litosferă „ar putea, prin urmare, coexista” cu anizotropia produsă de fluxul actual al mantalei superioare, a adăugat ea.
Litosfera scufundată și indiciile punctelor fierbinți
Cercetătorii au examinat mai îndeaproape și unele anomalii din manta de sub Placa Pacifică, semnalate anterior prin tehnici precum tomografia seismică, care produce un fel de tomografie computerizată a structurilor subterane ale Pământului. Noua analiză a relevat o schimbare sistematică a direcției undelor, sugerând că fluxul mantalei era redirecționat în jurul unei bucăți scufundate de litosferă veche, indicată anterior prin imagistica tomografică.
Cercetătorii au găsit de asemenea zone fără un semnal anizotrop clar în jurul Lanțului de Monturi Submarine Magellan și al vechii joncțiuni triple a plăcilor, unde ar putea exista o ascensiune localizată a mantalei la puncte fierbinți. „Niciuna dintre interpretări nu este unică, dar ambele oferă indicii despre modul în care structura locală a mantalei poate influența deformarea”, a spus Kim.
Urmărirea deformării spre Groapa Marianelor
Echipa de cercetare analizează acum anizotropia seismică din rețeaua de seismometre pe fundul oceanului Oldest-2, amplasată la vest de experimentul Oldest-1 și mai aproape de Groapa Marianelor. Cercetătorii vor să vadă dacă unele dintre tendințele observate în primul studiu continuă sau se schimbă mai aproape de groapă.
„Combinarea celor două rețele ne va permite să urmărim acest model pe o zonă mai largă și să evaluăm mai bine posibilele contribuții ale fluxului regional al mantalei, deformării litosferice moștenite și sistemului de subducție din apropiere”, a explicat Kim. „Aceasta ar trebui să ajute la plasarea observațiilor Oldest-1 într-o imagine mai cuprinzătoare a deformării mantalei sub cel mai vechi fund marin al Pacificului.”
