Раскрыта история происхождения вязких капель в основании мантии Земли

Благодаря сложному компьютерному моделированию ученые определили ключевые физические свойства загадочных гигантских образований у основания мантии, что объясняет поведение сейсмических волн и проливает свет на глобальные геологические процессы.

На фото представлен фрагмент компьютерного моделирования, полученный с помощью выбранной ими модели, показывающий, как тектонические плиты погружаются в мантию в зонах субдукции, а мантийные плюмы поднимаются на поверхность из глубоких BLOB (крупных базальных структур нижней мантии)

Источник: Geochemistry, Geophysics, Geosystems

Новое исследование предлагает ответ на давний вопрос о причинах сейсмической анизотропии в нижних слоях мантии Земли. Это явление заключается в том, что скорость распространения сейсмических волн зависит от их направления, проходящего через слои горных пород. Анизотропия служит важным индикатором деформаций и течений в силикатных породах, особенно в так называемом слое D – нижних 300 километрах мантии. Именно здесь располагаются массивные структуры размером с континент, известные как BLOB, или крупные базальные структуры нижней мантии.

Долгое время оставалось неясным, как именно взаимодействуют эти плотные и горячие образования с мантийными потоками и плюмами, и каковы их физические параметры. Команда ученых под руководством Роя использовала передовое трехмерное программное обеспечение для моделирования конвекции в мантии ASPECT и программу ECOMAN для детального изучения этих глубинных процессов. Они провели серию вычислительных экспериментов, создав пять различных моделей, в которых варьировались такие ключевые параметры, как вязкость и плотность BLOB-структур. Целью было найти такую конфигурацию, которая наиболее точно соответствовала бы картине сейсмической анизотропии, наблюдаемой в реальном мире.

В некоторых частях недр Земли сейсмические волны распространяются с разной скоростью в зависимости от направления их распространения через слои горных пород

Источник: Freepik

Моделирование охватило глобальные геологические события последних 250 миллионов лет, включая распад суперконтинента Пангеи, раскрытие Атлантического океана и эволюцию зон субдукции. Это позволило проследить, как формируются и поднимаются к поверхности мантийные плюмы. Анализ результатов показал, что наилучшее соответствие реальным данным достигается в том случае, если BLOB-структуры являются на два процента плотнее и в сто раз более вязкими, чем окружающая их мантия.

Именно такая комбинация параметров объясняет наблюдаемые сейсмические аномалии. Моделирование также наглядно продемонстрировало, что мантийные плюмы образуются преимущественно на границах этих гигантских капель, где происходит наиболее интенсивная деформация пород, порождающая сильную анизотропию. Это открытие не только проясняет внутреннюю динамику нашей планеты, но и предоставляет надежную основу для интерпретации будущих сейсмических данных.

Ранее Наука Mail рассказывала, что грунт с обратной стороны Луны указал на происхождение воды на Земле.