Сейсмическое исследование выявило древние «острова» глубоко в мантии Земли

Новое исследование Утрехтского университета показало, что два гигантских региона в мантии Земли размером с континент не только горячее окружающего их «кладбища» холодных погрузившихся тектонических плит, но и являются древними — их возраст составляет как минимум полмиллиарда лет, а возможно, и больше. Эти наблюдения противоречат представлению о хорошо перемешанной и быстро текущей мантии.

Исследование основано на анализе собственных колебаний всей Земли, вызванных сильными землетрясениями, подобно тому, как звенит колокол. Измеряя, насколько эти «тоны» расстроены и как они затухают, сейсмологи получают изображения недр планеты. Анализ выявил два «суперконтинента» на глубине более двух тысяч километров — под Африкой и под Тихим океаном, известные как Провинции с большой низкой скоростью сейсмических волн (LLSVPs).

Ключевым открытием стало неожиданно слабое затухание волн внутри LLSVP по сравнению с окружающим «кладбищем плит». Это указывает на то, что минеральные зерна в этих древних структурах имеют гораздо больший размер. Мелкозернистые погрузившиеся плиты теряют больше энергии волн на границах зерен. Крупные же зерна в LLSVP не могут образоваться быстро, что доказывает их древний возраст и жесткость.

«Это означает, что LLSVP очень жесткие и, следовательно, не участвуют в конвекции мантии», — объясняет профессор Арвен Дойсс. Таким образом, мантия не может быть хорошо перемешана. Эти древние, стабильные структуры, вероятно, играют ключевую роль в геодинамике, например, являясь источником мантийных плюмов, которые вызывают вулканизм, подобный гавайскому.

Исследование опубликовано 22 января 2025 года в журнале Nature. Для анализа использовались данные о землетрясениях, начиная с 1975 года, когда качество сейсмометров стало достаточно высоким, включая мощное Боливийское землетрясение 1994 года.