Ученые обнаружили, что средний слой Земли напоминает арахис в карамели

Литосфера представляет собой жесткий внешний слой Земли, охватывающий растрескавшуюся кору и горячую верхнюю мантию. Однако геологам мало что известно о том, как ведут себя более глубокие области мантии, пишет Live Science.

В своем новом исследовании, опубликованном в журнале Nature Communication, команда ученых хотела создать более подробную картину структуры мантии, ее состава и того, как она связана с конвекцией (медленная циркуляция неоднородных по составу, температуре и вязкости масс в мантии Земли), особенно в переходной зоне между верхней и нижней мантией. 

Ведущий автор исследования Цзикунь Фэн из Научно-технического университета Китая и его коллеги решили сосредоточиться на области под Китаем, где Северо-Китайская кора находится на верхней части океанической Тихоокеанской коры, размещенной глубоко в мантии. 

Этот регион Тихоокеанской плиты считается "застойным", потому что он не опускается ниже переходной зоны, а вместо этого выглядит так, будто плавает внутри мантии. Они хотели лучше понять, что происходит в переходной зоне внутри мантии и как застойные плиты могут повлиять на конвекцию.

Традиционно сейсмологи изучали структуру мантии с помощью сейсмических волн (волн, которые проходят через Землю), вызванных крупными землетрясениями. Однако эти землетрясения происходят не везде и не всегда.

Чтобы обойти это ограничение, команда Фэна использовала более чем 200 сейсмометров для регистрации окружающего сейсмического шума или небольших повседневных вибраций, не связанных с конкретными землетрясениями. 

В новом исследовании ученые суммировали показания сейсмометров, чтобы увидеть, как сейсмические волны ведут себя в мантии в переходной зоне, где встречаются верхняя и нижняя мантия (нижняя мантия горячее, глубже и находится под большим давлением, чем верхняя). 

В нижней части переходной зоны на глубине 660 км они обнаружили резкий разрыв и изменение скорости сейсмических волн. Основываясь на этих волнах, они пришли к выводу, что часть океанической плиты "сбилась в кучу" у основания этой зоны и не позволила Тихоокеанской плите погрузиться дальше. 

Команда выдвинула гипотезу о том, что, когда океаническая плита на этой глубине сталкивается с более плотной породой, она перестает опускаться в мантию и вместо этого распространяется в пределах переходной мантии. Затем застрявшая плита химически разделяется на различные минеральные составы.

Это химическое разделение создает "густую" область мантии со сложной структурой, немного отличающейся от остального материала мантии, которым является пиролит (гипотетическое вещество, из которого состоит верхняя мантия; по химическому составу соответствует 1/4 базальта и 3/4 перидотита).

"Результаты нашего исследования дают прямые доказательства того, что изолированная океаническая кора застряла в переходной зоне мантии", — сказал Фэн 

Эта новая работа дает представление о конвекции, в том числе и о том, как застойные плиты могут вести себя в переходной зоне. Он также отметил, что понимание природы неоднородностей мантии может дать представление о самом процессе конвекции и, наконец, об эволюции нашей планеты.