Часть Тихого океана обнаружили на глубине более 400 километров под Китаем

В местах стыка литосферных плит возникают зоны субдукции — одна из плит надвигается на другую. И край той, что оказывается снизу, плавно опускается в мантию. Попутно породы коры нагреваются и теряют наиболее легкие химические элементы, а также их соединения. Помимо формирования масштабных геологических структур, этот процесс отвечает за обогащение мантии водой, углеродом и другими веществами.

Ранее блоки океанической коры удавалось обнаружить на глубинах порядка 200 километров. Благодаря своей прочности и колоссальной теплоемкости фрагменты литосферы частично сохраняли структуру даже под воздействием высокого давления и жара в недрах Земли. Следовательно, они имеют отличную от окружающей материи температуру и плотность. Это приводит к переотражению и преломлению сейсмических волн на границе подобных образований. Что и помогает геологам их находить.

Карта исследованного региона материкового Китая. Маленькие треугольники — сейсмические станции (цветами выделены разные типы); большие красные треугольники — вулканы; пунктирные черные линии — границы аномалий на глубинах от 450 до 600 километров (рубежи 600 и 500 отмечены); жирные черные пронумерованные геодезические линии — вертикальные срезы, по которым проводилось моделирование / ©Wang, X., Chen, QF., Niu, F. et al. Distinct slab interfaces imaged within the mantle transition zone. Nat. Geosci. (2020). https://doi.org/10.1038/s41561-020-00653-5

В новой научной работе китайские ученые описывают обнаружение фрагментов океанической коры на глубинах от 410 до 660 километров. Она опубликована в рецензируемом журнале Nature Geoscience. Команда из ведущих геологических институтов Поднебесной проанализировала данные более чем с 300 сейсмологических станций. По тому, как расположенные по всей стране датчики регистрировали волны от множества землетрясений, удалось сделать «томограмму» недр.

На северо-востоке Китая станции выявили две аномалии в распространении сейсмических волн. Они располагались гораздо глубже любых известных образований, которые могут вызывать подобные эффекты. Тогда ученые построили несколько наиболее вероятных моделей, описывающих столь характерные изменения в колебаниях земных недр. На основе моделирования и анализа данных наблюдений самым вероятным объяснением стали фрагменты древней литосферы.

Расположение эпицентров землетрясений, происходивших во время наблюдений. Цвет показывает примерный азимут распространения сейсмических волн по отношению к аномалии / ©Wang, X., Chen, QF., Niu, F. et al. Distinct slab interfaces imaged within the mantle transition zone. Nat. Geosci. (2020). https://doi.org/10.1038/s41561-020-00653-5

В зависимости от направления движения сейсмических волн они по-разному распространяются, отражаются и меняют свою скорость на границе пород с разной плотностью и температурой. Поскольку наблюдения продолжались на протяжении длительного периода времени, данные включали волны, исходящие от гипоцентров землетрясений по всей Евразии, а также по северной и юго-западной областям Тихого океана.

Это открытие позволяет по-новому взглянуть на тектонические процессы. Предположения о том, что фрагменты океанической литосферы могут проникать в мантию на большие глубины, высказывались и ранее. Однако теперь этому есть наглядное подтверждение. Пока не существует возможности “погрузиться” в недра так глубоко, все исследования проводят косвенными методами. Затем наблюдения дополняют модели, и каждая новая крупица информации может существенно продвинуть геологию вперед.