ett tätt kristallint ”regn” som faller i jordens mantel kan förklara hur en mystisk seismisk gräns bildar sig under jordskorpan, enligt en studie publicerad idag (Dec. 4) i tidskriften Nature.
modellen, baserad på bergbevis från vulkaniska öar som krossade i Asien och Alaska, bekräftar långvariga idéer om hur kontinenter föds.,
”det finns många saker jag tror att denna studie kommer att lösa och många frågor som kommer att förbli”, säger huvudförfattare och mit geolog Oliver Jagoutz.
den seismiska gränsen undersöktes av Jagoutz och medförfattare Mark Behn, av Woods Hole Oceanographic Institution i Woods Hole, Mass. kallas Moho, efter kroatiska seismolog Andrija Mohorovicic. 1909 insåg Mohorovicic jordbävningsvågor plötsligt spred sig vid en skarpt definierad gräns som svävar omkring 25 miles (40 kilometer) under kontinenter., Upptäckten avslöjade jorden delades, med en lättare skorpa och tätare mantel där de seismiska vågorna reste snabbare.
eftersom Moho är så djupt, har ingen någonsin sett det direkt, men forskare har spenderat hela karriärer som förklarar varför det finns och hur det bildas.
felplacerad Moho
ett bestående pussel har varit den saknade Moho — gränsen frånvaro under vulkaniska ön kedjor, såsom Japans Izu-Bonin öar, som stiger över kolliderar tektoniska plattor. Eftersom dessa ”öbågar” är byggstenarna i kontinenter, är den saknade Moho ett mysterium., Till exempel har Nordamerikas östkust en tydlig, skarp Moho, men den är också quiltad från massor av vulkaniska kedjor som slår in i kontinentens kant för flera hundra miljoner år sedan. Ett annat problem är att klipporna i kontinenter är cirka 10 procent rikare i kiseldioxid än oceanisk skorpa, vilket är källan till magma som matar vulkaniska ökedjor.
”om vi vill producera continental crust i bågar, vi är kvar med två problem,” Jagoutz berättade LiveScience OurAmazingPlanet., ”De stenar vi hittar på kontinentens yta liknar alla lavas som utbrott i subduktionszoner, men det måste finnas en mekanism som ger smältan från 50 till 60 procent”, sa han. ”Ett annat problem vi har är det strukturella problemet. På något sätt måste vi införa denna stora strukturella diskontinuitet, Moho, som vi inte har i bågar men vi har i kontinenter.,”
för att lösa Moho mysterium, Jagoutz och Behn hittat ett sätt att titta på den nedre skorpa via fragment av tidigare vulkaniska ön kedjor nu knuffade upp till ytan i berg bälten i Pakistan och Alaska. Dessa stenar var en gång 25 till 31 miles (40 till 50 km) djup. De skapade en geofysisk modell av skorpan baserat på klipporna och jämförde den med seismiska data från dagens öbågar.
Planetary windows
Pakistan rocks liknar moderna ön arc inställningar. Det finns ingen skarp densitet kontrast som skulle producera en Moho gräns., Skikten avslöjar en tjock, kontinuerlig sektion av stenar av liknande densitet, såsom gabbros, vid djupet av Moho. Men i Alaska saknas stenarna. I stället, på djupet där Moho skulle sitta, finns det en kraftig täthetsökning i bergskikten, med stenar som heter harzburgites och dunites istället för gabbros.
Jagoutz tror att de saknade täta klipporna ger ledtråden till vad som händer vid vulkaniska bågar.
inuti jorden, i den nedre skorpan, faller ett ”regn” av tätt kristallint material (kallat kumulater) från skorpans botten., Stenarna är tätare än den underliggande manteln och sjunker ner i jorden. Denna process, känd som delaminering eller grundning, skalar kontinuerligt av bitar av den nedre skorpan.
”det är som isberg, men de saker som faktiskt faller av är faktiskt under vattnet”, sa Jagoutz.
Ta bort dessa täta bergblad lättare, kiselrika material bakom-som klipporna som finns i kontinenter, sa Jagoutz.,
sjunker ner
forskarna tror att Moho börjar dyka upp med stora förändringar i vulkanismen, till exempel när smältstopp eller subduktion stängs av. Eftersom vulkaniska ökedjor förekommer ovanför subduktionszoner, där en tektonisk platta sjunker in i manteln och släpper ut vätskor som utlöser smältning, kommer new magma att stiga uppåt och ersätta den saknade skorpan. Men utan ny magma som fyller på det kristallina regnet, så småningom kommer en skarp gräns att dyka upp mellan lättare material i skorpan och den täta manteln nedan.,
” När detta händer kommer manteln att förbli relativt varm ett tag och materialet fortsätter att sjunka tillbaka, säger Jagoutz.
geologen Suzanne Kay från Cornell University, en av de ursprungliga förespråkarna för crustal delaminering i öbågar, sa att studien var ”ett intressant papper” men täcker inte betydande ny mark.,
”idén om delaminering i oceaniska och kontinentala bågar och länken till kontinentalskorpans sammansättning genom delaminering har funnits i mer än 20 år, och andra tänker också på det ultimata ödet för det delaminerade materialet”, sa Kay i en e-postintervju.
maila Becky Osskin eller följ henne @beckyoskin. Följ oss @Oaplanet, Facebook & Google+. Original artikel om LiveScience OurAmazingPlanet.