През таен проход под Панама духа "мантиен вятър"

Геоложки таен проход под Панама може да обясни защо скалите от мантията на Земята се намират на повече от 1600 километра от мястото, където произхождат.

Този отвор, разположен на около 62 мили (100 км) под повърхността на Земята, позволява на потока от мантийно вещество да пътува под земята от Галапагоските острови до Панама, пише Live Science.

Този невиждан начин на транспорт може да помогне да се обясни защо на Панама има много малко активни вулкани. На западния бряг на Централна Америка Кокосовата тектонска плоча потъва и изтласква океанската кора под континенталната кора на тектонските плочи на Северна Америка, Карибите и Панама.

Този процес се нарича субдукция. Тази зона на субдукция създава линия от вулкани, наречена Централноамериканска вулканична дъга, където лавата се изхвърля през границите на плочите. Но вулканизмът спира в Западна Панама, която е на Панамската плоча, казва каза Дейвид Бекерт от Океанографския институт в Масачузетс.

Централноамериканска вулканична дъга. Public Domain

Това относително спокойствие отдавна е загадка. Сега Бекерт и колегите са установили, че виновникът може да е подобен на прозорец отвор в Кокосовата тектонска плоча, която се изтласква надолу към центъра на Земята. Изследването на учените е публикувано в изданието Proceedings of the National Academy of Sciences.

Проследяване на аномалиите

Геолозите се опитват да научат повече за това, как работи субдукцията близо до Централна Америка. Потъването на Кокосовата плоча под Северна Америка може да предизвика големи земетресения, включително земетресението с магнитуд 8,1 в Чиапас през 2017 г., убило десетки хора.

За да научат повече, изследователите се задълбочили в геохимията на региона, събирайки проби от вулканични скали, както образци от газ и течни проби от горещи извори. Учените се интересували от съотношението на молекулярните изотопи, които са вариации на едни и същи атоми с различен брой неутрони в ядрата. В този случай изследователите обърнали специално внимание на изотопите на хелия и оловото.

„Различните източници на геоложки материал обикновено имат различен състав, така че можем да проследим приноса от различни региони на мантията“, казва Бекерт.

Горещ извор в Панама, където изследователите събирали течност и газове, за да проследят движението на мантийното вещество. Снимка: Peter Barry/Woods Hole Oceanographic Institution

 

Мантията е съставена основно от силикатни скали, които са със специфична структура от силициеви и кислородни атоми. Но точният състав може да варира значително, дори на малки разстояния. Изследователите открили, че под Централна Америка има странни аномалии.

„Открихме, че на определени места в Централна Америка, а именно Западна Панама и зад вулканичната дъга в Коста Рика, имаме някои екзотични признаци [от геохимията], които наистина приличат на тези, открити на Галапагоските острови“, казва Бекерт.

Мантийният вятър

Това било странно, защото нямало начин да се обясни как елементите от мантията от Галапагоските острови могат да стигнат до Панама. Затова изследователите се обърнали към сеизмично изобразяване на мантията, като използвали сеизмични вълни, за да картографират това, което се намира под повърхността, както и към компютърни симулации, за да се опитат да обяснят какво може да се случи.

Те открили, че дълбоко под Панама скритите части от Кокосовата плоча може да съдържат отговора. Когато една тектонска плоча се плъзне под друга (субдукция), тази субдукционна плоча не изчезва просто; тя запазва структурата си, докато се стърже в мантията, като само постепенно се нагрява и деформира.

„Точно под Панама има дупка, прозорец в плочата, през който прониква този компонент на мантията“, обяснява Бекерт.

Този прозорец може да е резултат от естествен, по-рано съществуващ разлом в субдуциращата (подпъхваща се) кора на Кокосовата плоча или може да е място, където плочата се е счупила по време на субдукцията. Във всеки случай той позволява на материалите да преминават - от една страна на плочата към друга – като бриз през отворен прозорец.

Графично изображение на зона на субдукция. Public Domain

Това повдигнало въпроса, какво може да бъде движещата сила на „вятъра“. Изследователите открили две възможности. Първо, материалите се движат през зоната на разлома на Панама - зона на пукнатини в кората и горната мантия, която свързва Галапагоските острови с Панама. Но учените обясняват, че е трудно да се разбере какво би могло да накара материала да се движи на дълги разстояния през тази зона и не е ясно дали такъв транспорт изобщо е възможен.

Според изследователите по-вероятният сценарий е типичната широкомащабна циркулация на мантията просто да изтласква материали през дупка в потъващата плоча. Съществуването на прозорец в мантията също може да обясни липсата на активни вулкани в Панама, казват учените.

Водата, заключена в кората на потъващите плочи, има тенденция да насърчава образуването на вулкани, тъй като водата понижава точката на топене на скалите, което води до образуването на магма. Дупката в плочата под Панама означава, че има празнина в богатата на вода кора на това място, което от своя страна означава, че е по-трудно да се получи поток от разтопена магма там.

Мантийният поток, който са открили изследователите, е недостатъчно изучен, но има необясними аномалии в химията на мантията по целия свят. Геолозите се надяват да извършат подобен анализ в Чили, като в крайна сметка искат да разширят метода по целия свят.