7 Minutės
Bermudų ryškūs krantai ir rožiniai smėliai kyla virš geologinės mįslės: platus jūrinio pluto pakilimas, kuris, atrodo, jau seniai turėjo nusėsti žemiau jūros lygio. Nauja seisminė analizė rodo, kad salų ilgalaikį aukštį palaiko neaktyvus mantijos pluoštas, o storesnė, plūdrumo turinti uolienų sluoksnis, įterptas po pluta senos vulkaninės veiklos metu.
Poaplokštė paaiškina Bermudų ilgalaikį pakilimą
Bermudų salynas — 181 sala, susiformavusi maždaug prieš 33 milijonus metų — yra Atlanto vandenyno dugno vulkaninės veiklos likučiai. Įprastose vulkaninių salų grandinėse, pavyzdžiui Havajuose, matome aiškų pluošto pėdsaką, progresuojančias ugnikalnių amžiaus zonas ir nuolatinį mantijos šilumos kėlimą; Bermudai tokių aiškių požymių neturi. Jūros dugno topografija atskleidžia bathimetrinį pakilimą po salomis, bet geologams ilgai kėlė klausimą, kaip šis pakilimas išsilaiko be gyvos gilaus mantijos srovės, kuri jį palaikytų.
Seismologai William Frazer (Carnegie Science) ir Jeffrey Park (Yale University) iš naujo išnagrinėjo šį klausimą peržiūrėdami seisminius įrašus, kuriuose užfiksuoti bangų sklidimo keliai po Bermudais. Kadangi seisminės bangos juda skirtingu greičiu priklausomai nuo temperatūros ir uolienų tankio, jų atvykimo laikai įrašuose užkoduoja informaciją apie giluminę struktūrą. Frazer ir Park aptiko anomalijas, atitinkančias santykinai mažesnio tankio, maždaug 20 kilometrų storio sluoksnį, esantį po jūrine pluta.
Ši iliustracija rodo poaplokštę, kuri galėtų padėti Bermudoms „plūduriuoti“ virš vandens.
"Identifikuojame bruožus, susijusius su maždaug 20 kilometrų storio uolienų sluoksniu po jūrine pluta, apie kurį iki šiol nebuvo pranešta," rašo autoriai. Jie interpretuoja, kad maždaug prieš 30–35 milijonus metų įvykęs vulkaninis įstrigimas lėmė maficinių uolienų kaupimąsi prie sekliojo mantijos gylio — poaplokštę — kurios mažesnis tankis ir plūdrumas tebepalaiko plutos pakilimą. Iš esmės poaplokštė atlieka tai, ką paprastai darytų mantijos pluoštas: laiko salas aukščiau aplinkinio jūros dugno.
Seisminiai metodai, interpretacijos ir geologinės pasekmės
Seisminių duomenų pobūdis ir tomografija
Poaplokštės aptikimas reikalauja kruopščios seisminės tomografijos ir bangosformų analizės. Frazer ir Park analizavo, kaip žemės drebėjimų sukeltos bangos sulėtėjo arba pagreitėjo, keliaudamos per regionus po Bermudais; sulėtėję kelionės laikai dažnai reiškia mažesnio tankio arba šiltesnes uolienas, o pagreitėję reiškia tankesnę struktūrą. Šių duomenų derinimas su seismografiniais tinklais ir atvirais žemės drebėjimų katalogais leidžia rekonstruoti erdvinius greičio variacijas mantijoje ir plutoje.
Techniniu požiūriu, autoriai naudojo inversinį modeliavimą, kuriame trijų matmenų seisminė tomografija kartu su bangosformų sutapdymo analizėmis padeda atskirti žemutinės plutos ir viršutinės mantijos signalus. Tokio tipo modeliai dažnai įvertinami pagal erdvės ir dažnio aprėptį (ray coverage) bei rezoliucijos matricas; autorių rezultatai rodo stabilias anomalijas, kurios yra konsistentinės tarp skirtingų duomenų potipių.
Interpretacijos: kas yra poaplokštė?
Terminas „poaplokštė" (angl. underplate) reiškia storelį uolienų sankaupos, dažnai mafinės kilmės, įterptos prie plutos apačios arba viršutinės mantijos ribos. Tokio sluoksnio susidarymas gali būti susijęs su intensyvia vulkanine veikla, kai magma pakyla ir išskiria maficinį materialą, kuris po kietėjimo ir kompiliacijos kaupiasi šlakų, piroklastinių medžiagų ir sukietėjusių stambių kristalų pavidalu.
Frazer ir Park aiškina, kad Bermudų atveju įterptas sluoksnis greičiausiai yra kietas, sedimentos dengiamas, pakankamai masyvus ir mažesnio tankio nei aplinkinė mantija, todėl jis suteikia pakankamą plūdrumą, kad išlaikytų kranto plutos pakilimą be dabartinės vulkaninės arba termiškai aktyvios mantijos srovės. Kitaip tariant — net jei mantija šiuo metu nėra lokalizuotai pakilus, anksčiau įterpta maficinė medžiaga veikia kaip ilgalaikė talža, suteikianti izostatinę paramą.
Metodiniai niuansai ir alternatyvios aiškinimo galimybės
Nors seisminiai duomenys rodo tankio ir greičio anomalijas, interpretacijos visada turi tam tikrą neapibrėžtumą. Pvz., panašūs seisminiai signalai gali atsirasti ir dėl termomechaninių efektų, skirtingos cheminės sudėties arba existuojančių plyšinių ir skysčių. Autorių modelis labiau palankus tankio mažėjimui per papildomą sluoksnį nei vien tik temperatūros svyravimams, tačiau norint visiškai atmesti kitas alternatyvas reikalingi papildomi duomenys: gravimetrija, magnetometriniai profiliai, petrologiniai mėginiai arba gilesnės seisminės studijos su tankesniais tinklais.
Techninės detalės: bangos greičiai ir jų reikšmė
Analizuojant P ir S bangas, taip pat jų santykinius vėlavimus, seismologai gali įvertinti tiek tankio, tiek elastingumo skirtumus. P-bangos paprastai jautresnės kompresijai, o S-bangos — šlyties modulio permainoms; kintant abiem, galima sudaryti išsamesnį vaizdą apie medžiagų charakteristikas. Frazer ir Park rezultatai rodo regioną, kuriame P-bangos yra šiek tiek sulėtėjusios, o S-bangų santykiai atitinka vidutinį iki žemą tankį, tai atitinka poaplokštės idėją su maficine, tačiau ne skysta, kompozicija.
Geologinis kontekstas, reikšmė ir platesnės pasekmės
Geologinis kontekstas
Jeigu poaplokštė bus patvirtinta kitais nepriklausomais tyrimais, Bermudai taps pavyzdžiu, kaip vulkaninė medžiaga, įterpta prie plutos pagrindo, gali kurti ilgalaikį kranto palaikymą be nuolatinio mantijos šilumos tiekimo. Tai keičia tradicinį supratimą, jog didelėms ilgalaikėms pakilimams visuomet reikalingas aktyvus pluoštas arba šiluminė anomalija giluminėje mantijoje.
Toks procesas — poaplokštės formavimasis per intensyvų vulkanizmą ir vėlesnis palaikymas dėl tankio kontrasto — gali būti svarbus paaiškinant kitas jūrinių plokščių plynaukštes ar „swell“ zonas, kuriose trūksta klasikinių pluošto požymių (pvz., perspektyvūs amžiaus intervalai ar nuoseklus ugnikalnių grandinės įrašas).
Jūros lygio ir pavojų valdymo implikacijos
Poaplokštė gali atidėti salų nusileidimą ar susėdimą, tačiau ji negarantuoja apsaugos nuo pasaulinio jūros lygio kilimo ar potvynių rizikos. Kuo mažesnis salų aukštis ir plokštės stabilumas, tuo didesnis pavojus nuo audrų bangų, erozijos ir ilgalaikio jūros lygio kilimo. Todėl net ir su geologiniu palaikymu, tokios salos išlieka pažeidžiamos klimato kaitos poveikiams ir žmogaus infrastruktūros rizikai.
Platesnė reikšmė ir palyginimai
Panašios mechanikos gali paaiškinti kitas jūrines „swell“ zonas, kur trūksta aiškios pluošto evidencijos. Pavyzdžiui, kai kuriose vietose Atlanto ar Indijos vandenynuose aptinkamos pakilimo sritys gali kilti dėl ankstesnių vulkaninių etapų įterptos medžiagos, o ne dėl šiuolaikinės pluošto aktyvumo. Tai skatina peržiūrėti hotspot tipologijas ir modelius, įtraukiant poaplokštės procesus kaip ilgalaikės izostatinės paramos mechanizmą.
Moksliniai žingsniai į priekį ir ateities tyrimai
Nors Frazer ir Park darbas, publikuotas Geophysical Research Letters, suteikia tvirtą pradžią poaplokštės hipotezei Bermudų regione, reikalingi papildomi įrodymai. Ateities tyrimai galėtų apimti:
- tankesnę seisminę stebėseną ir vietinius seismografinius tinklus, kurie pagerintų trijų matmenų tomografijos rezoliuciją;
- gravimetrijos ir magnetometrinių matavimų analizę, kad būtų įvertinta masės anomalijų atitiktis;
- petrologinius bandymus ir uolienų analizę iš netoliese esančių arhitektūrinių duobių ar išobliuotų pavyzdžių, jeigu tokie galimi;
- integruotus modelius, jungiančius termodinamiką, izostaziją ir ilgalaikį kranto evoliucijos modeliavimą;
- palydovinius stebėjimus ir jūros lygio analizę, siekiant įvertinti dabartinį ir prognozuojamą salų aukščio kaitą.
Tokie daugialypiai tyrimai ne tik patvirtintų ar paneigtų poaplokštės egzistavimą, bet ir padėtų tiksliau įvertinti, kaip geologiniai procesai veikia salų ekosistemas, infrastruktūrą ir ilgalaikį jų išlikimą.
Išvados
Frazer ir Park tyrimas persvarsto Bermudų geologiją ir pabrėžia, kaip seisminė tomografija gali atskleisti subtilias, bet lemiamas struktūras po jūros dugnu. Skaitydami žemės natūralias vibracijas, mokslininkai gali atkurti ilgą ir dinamišką istoriją, kuri leidžia kai kurioms saloms likti netikėtai aukštomis. Poaplokštės hipotezė siūlo tikslų mechanizmą, paaiškinantį, kodėl Bermudų „swell" išliko be akivaizdžių pluošto požymių, ir atveria naujas kryptis tiriant jūrinių plokščių geodinamiką, izostazę ir salų ilgaamžiškumą.
Šis tyrimas yra reikšmingas geologinei bendruomenei, nes jis plečia supratimą apie tai, kaip ankstesnės vulkaninės fazės gali turėti ilgalaikį poveikį plutos geomechanikai. Be to, jis įspėja politikos ir pavojų valdymo planuotojus apie būtinybę atsižvelgti į tiek geologinę, tiek klimatinę riziką, kai vertinamas salų tvarumas ir ateities apsauga.
Šaltinis: sciencealert
Palikite komentarą