Ang bagong modelo ng interior ng Earth ay nagpapakita ng mga pahiwatig sa mga hotspot na bulkan

Natuklasan ng mga siyentipiko sa Unibersidad ng California, Berkeley, ang dati nang hindi kilalang mga channel ng mabagal na gumagalaw na seismic wave sa itaas na mantle ng Earth, isang pagtuklas na tumutulong sa pagpapaliwanag ng 'mga hotspot volcanoes' na nagsilang ng mga chain ng isla tulad ng Hawaii at Tahiti.


Hindi tulad ng mga bulkan na lumalabas mula sa mga collision zone sa pagitan ng mga tectonic plate, nabubuo ang mga hotspot na bulkan sa gitna ng mga plato. Ang laganap na teorya para sa kung paano nabuo ang isang mid-plate na bulkan ay ang isang solong upwelling ng mainit, buoyant na bato ay tumataas nang patayo bilang isang balahibo mula sa kailaliman ng mantle ng Earth - ang layer na matatagpuan sa pagitan ng crust at core ng planeta - at nagbibigay ng init upang pakainin ang mga pagsabog ng bulkan .

manta ng lupa

Ang 3D na view na ito ng pinakamataas na 1,000 kilometro ng Earth's mantle sa ilalim ng gitnang Pasipiko ay nagpapakita ng kaugnayan sa pagitan ng mga seismically-slow na 'plume' at mga channel na nakalarawan sa pag-aaral ng UC Berkeley. Ang mga berdeng cone sa sahig ng karagatan ay nagmamarka ng mga isla na nauugnay sa mga 'hotspot' na bulkan, tulad ng Hawaii at Tahiti. Imahe ng kagandahang-loob ng Berkeley Seismological Laboratory, UC Berkeley


Gayunpaman, ang ilang hotspot volcano chain ay hindi madaling ipaliwanag ng simpleng modelong ito, na nagmumungkahi na ang isang mas kumplikadong pakikipag-ugnayan sa pagitan ng mga plume at ang itaas na mantle ay naglalaro, sabi ng mga may-akda ng pag-aaral.

Ang mga bagong tuklas na channel ng mabagal na gumagalaw na mga seismic wave, na inilarawan sa isang papel na inilathala ngayon (Huwebes, Setyembre 5), sa Science Express, ay nagbibigay ng isang mahalagang piraso ng palaisipan sa pagbuo ng mga hotspot na bulkan na ito at iba pang mga obserbasyon ng hindi pangkaraniwang mataas na daloy ng init. mula sa sahig ng karagatan.

Ang pagbuo ng mga bulkan sa mga gilid ng mga plato ay malapit na nakatali sa paggalaw ng mga tectonic plate, na nalilikha habang ang mainit na magma ay tumutulak pataas sa pamamagitan ng mga bitak sa mga tagaytay sa kalagitnaan ng karagatan at nagpapatigas. Habang lumalayo ang mga plato sa mga tagaytay, lumalamig, tumitigas at bumibigat ang mga ito, na kalaunan ay lumulubog pabalik sa mantle sa mga subduction zone.

Ngunit napansin ng mga siyentipiko ang malalaking bahagi ng seafloor na mas mainit kaysa sa inaasahan mula sa tectonic plate-cooling model na ito. Iminungkahi na ang mga plume na responsable para sa hotspot volcanism ay maaari ding gumanap ng isang papel sa pagpapaliwanag ng mga obserbasyon na ito, ngunit hindi ito lubos na malinaw kung paano.




'Kailangan namin ng mas malinaw na larawan kung saan nagmumula ang sobrang init at kung paano ito kumikilos sa itaas na mantle,' sabi ng senior author ng pag-aaral, si Barbara Romanowicz, propesor ng UC Berkeley ng earth at planetary sciences at isang researcher sa Berkeley Seismological Laboratory. 'Ang aming bagong paghahanap ay nakakatulong na tulay ang agwat sa pagitan ng mga proseso sa kalaliman ng mantle at hindi pangkaraniwang bagay na nakikita sa ibabaw ng mundo, tulad ng mga hotspot.'

hotspot-map

Isang view ng mapa ng bilis ng seismic shear-wave sa upper mantle ng Earth. Itinatampok ng mga maiinit na kulay ang mga channel na mabagal na bilis ng alon. Kung saan naroroon, nakahanay ang mga channel sa direksyon ng paggalaw ng tectonic-plate, na ipinapakita bilang mga dashed na linya. Imahe ng kagandahang-loob ng Berkeley Seismological Laboratory, UC Berkeley

Gumamit ang mga mananaliksik ng isang bagong pamamaraan na kumukuha ng data ng waveform mula sa mga lindol sa buong mundo, at pagkatapos ay sinuri ang mga indibidwal na 'wiggles' sa mga seismogram upang lumikha ng isang modelo ng computer ng interior ng Earth. Ang teknolohiya ay maihahambing sa isang CT scan.

Ang modelo ay nagsiwalat ng mga channel - tinawag na 'mababang bilis ng mga daliri' ng mga mananaliksik - kung saan ang mga seismic wave ay naglakbay nang hindi karaniwang mabagal. Ang mga daliri ay nakaunat sa mga banda na may sukat na humigit-kumulang 600 milya ang lapad at 1,200 milya ang pagitan, at lumipat sa lalim na 120-220 milya sa ibaba ng seafloor.


Ang mga seismic wave ay karaniwang naglalakbay sa bilis na 2.5 hanggang 3 milya bawat segundo sa mga kalaliman na ito, ngunit ang mga channel ay nagpakita ng 4 na porsyentong paghina sa average na bilis ng seismic.

'Alam namin na ang seismic velocity ay naiimpluwensyahan ng temperatura, at tinatantya namin na ang paghina na nakikita namin ay maaaring kumatawan sa pagtaas ng temperatura ng hanggang 200 degrees Celsius,' sabi ng lead author ng pag-aaral na si Scott French, UC Berkeley na nagtapos na estudyante sa earth at planetary sciences .

Ang pagbuo ng mga channel, na katulad ng mga ipinahayag sa modelo ng computer, ay iminumungkahi sa teorya na makaapekto sa mga balahibo sa mantle ng Earth, ngunit hindi pa ito nailarawan sa isang pandaigdigang saklaw. Ang mga daliri ay sinusunod din upang ihanay sa paggalaw ng nakapatong na tectonic plate, karagdagang ebidensya ng 'pag-channel' ng plume material, sinabi ng mga mananaliksik.

'Naniniwala kami na ang mga plume ay nag-aambag sa pagbuo ng mga hotspot at mataas na daloy ng init, na sinamahan ng mga kumplikadong pakikipag-ugnayan sa mababaw na upper mantle,' sabi ni French. 'Ang eksaktong katangian ng mga pakikipag-ugnayang iyon ay mangangailangan ng karagdagang pag-aaral, ngunit mayroon na tayong mas malinaw na larawan na makakatulong sa amin na maunawaan ang 'pagtutubero' ng mantle ng Earth na responsable para sa mga isla ng hotspot volcano tulad ng Tahiti, Reunion at Samoa.'


Si Vedran Lekic, isang nagtapos na estudyante sa laboratoryo ng Romanowicz sa panahon ng pananaliksik na ito at ngayon ay isang assistant professor ng geology sa Unibersidad ng Maryland, ang co-authored ng pag-aaral na ito.

Sa pamamagitan ngUC Berkeley