Сейсмологическое исследование показывает древнее поле течений нижней мантии под Филиппинской морской плитой
Учёные из Китая и Японии обнаружили уникальные характеристики поля течений нижней мантии Земли. Исследовав сейсмическую анизотропию в верхней части нижней мантии под Филиппинской морской плитой (ФМП), они установили, что там до сих пор сохранилось древнее поле мантийных течений.
Исследование опубликовано в журнале Nature Geoscience.
Нижняя мантия — важный слой Земли, играющий ключевую роль в эволюции и материальном цикле недр планеты. Считается, что она является не только конечным пунктом погружения субдуцирующих плит, но и местом рождения мантийных плюмов. Однако знания о характеристиках поля течений и геодинамике нижней мантии всё ещё недостаточны.
В этой работе исследователи использовали томографию P-волновой азимутальной анизотропии для построения 3D-модели анизотропной структуры коры и мантии до глубины 1600 км под ФМП. Результаты томографии показали наличие направлений быстрой скорости (FVD) север-юг на глубинах 700–900 км под центральной частью ФМП. Также были обнаружены две изолированные аномалии быстрой скорости с FVD северо-запад–юго-восток на глубинах 700–1600 км.
Учёные выяснили, что FVD север-юг на глубинах 700–900 км не связаны с субдукцией плиты, поскольку они находятся вдали от современных зон субдукции. Они также независимы от мантийного плюма, так как под ФМП с раннего кайнозоя не было активного плюма. На основе предыдущих геодинамических моделей и сейсмологических данных исследователи сделали вывод, что эти FVD отражают реликтовое поле течений нижней мантии Тихоокеанской плиты, существовавшее около 50 млн лет назад (около 50 Ma).
Две изолированные аномалии быстрой скорости соответствуют сейсмическим рассеивателям на глубинах 1000–1800 км, обнаруженным в более ранних исследованиях. Их расположение в целом совпадает с положением центра спрединга между плитами Идзанаги и Тихоокеанской в момент, когда этот центр должен был погрузиться под Евразийскую плиту. Таким образом, изолированные аномалии интерпретируются как остатки субдуцированной плиты Идзанаги.
«FVD северо-запад–юго-восток в этих двух изолированных аномалиях, как мы предполагаем, отражают поле течений нижней мантии Тихоокеанской плиты около 40 млн лет назад, поскольку аномалии окружены аморфным полем мантийных течений и не подвержены влиянию современных течений нижней мантии», — пояснил профессор Фан Цзянькэ из Института океанологии Китайской академии наук, первый и корреспондирующий автор исследования.
«Наше исследование показывает, что сейсмическая анизотропия в нижней мантии распространена шире, чем считалось ранее. Эти наблюдения также предоставляют важные и независимые сейсмические свидетельства существования прошлых деформаций в нижней мантии, что помогает лучше понять её геодинамические свойства», — добавил профессор Фан.