Исследование выявляет ограничения сейсмических данных для картирования горных пород в молодой океанической коре
Исследователи сообщают, что подход, использовавшийся годами для понимания структуры океанической коры Земли, ошибочен. Геологам придется пересмотреть соответствие между сейсмическими данными и геологическими единицами при картировании образований молодой океанической коры. Новое открытие меняет представления о том, как формируется новая кора на срединно-океанических хребтах, как тепло и химические вещества перемещаются через океаническую кору и как жизнь может существовать в горячей, негостеприимной среде глубоко под морским дном.
Ученые Гейл Кристсон и Кирк Макинтош из Института геофизики Школы геонаук Джексона Техасского университета в Остине и Джеффри Карсон из Сиракузского университета публикуют свои выводы в новом выпуске журнала Nature. Их исследование показывает, что сейсмические данные, широко используемые геологами для построения картины геологии под морским дном, не могут надежно отображать границы между горными породами в молодой океанической коре. Несмотря на это ограничение, сейсмические данные могут содержать ключи к пониманию того, как флюиды находятся и циркулируют в коре, а также к определению границ подповерхностной биосферы.
Статья исследователей «Несогласованная корреляция сейсмического слоя 2a и толщины лавового слоя в океанической коре» основана на результатах двух геофизических экспедиций к рифту Хесс-Дип и разлому Бланко в Тихом океане. Это редкие места, где молодая океаническая кора обнажена вдоль крутых уступов, демонстрируя слоистые геологические единицы.
Проблема попыток согласовать две модели структуры океанической коры заключается в том, что, хотя сейсмические методы могут использоваться для зондирования глубоко в коре и сбора данных на неограниченных расстояниях, интерпретация результатов обычно осуществляется по умозаключению. Геологические методы, с другой стороны, предоставляют прямые доказательства и наблюдения, но ограничены немногочисленными выходами пород и скважинами, где можно собрать образцы коры, а также возможностями наблюдения за обнажениями с помощью подводных аппаратов.
«Наша работа была направлена на изучение того, в какой степени сейсмические границы внутри коры коррелируют с горными породами в рифте Хесс-Дип и разломе Бланко, — пояснил соавтор исследования Макинтош, — где природа предоставляет редкую возможность заглянуть под морское дно и увидеть процессы формирования земной коры». Благодаря обнажениям в этих районах исследователи смогли сравнить сейсмическую структуру верхней океанической коры с известной геологией коры, изученной в ходе предыдущих погружений.
Исследование показывает, что в то время как отражатель слоя 2A фиксируется рядом с верхней частью комплекса параллельных даек в рифте Хесс-Дип, в разломе Бланко он фиксируется значительно выше секции даек. Этот вывод не подтверждает гипотезу о том, что сейсмический отражатель 2A представляет собой геологическую границу между двумя разными типами пород.
«Многие исследователи интерпретируют сейсмический отражатель 2A как геологическую границу между верхним слоем лав и нижележащими параллельными дайками, — сказала Кристсон. — Наша работа показывает, что мы не можем надежно использовать сейсмические методы для картирования границы между лавами и дайками в молодой океанической коре». Однако, как отмечает Карсон, сейсмические данные картируют пористость, а микробы живут в этом поровом пространстве.
Результаты также ставят под сомнение альтернативную гипотезу о том, что отражатель 2A связан с зоной химического изменения внутри верхнего лавового слоя. Авторы предполагают, что этот отражатель соответствует фронту химического изменения, связанному с возможной трещиной, где минералы могут осаждаться в результате повышения температуры и снижения пористости. Работа, проведенная в рифте Хесс-Дип и разломе Бланко, расширяет понимание геологами и геофизиками взаимосвязи между сейсмическими границами и горными породами океанической коры и открывает новые пути для изучения пористой структуры верхней океанической коры.