Ученые выяснили, что сейсмическая томография «не видит» воду

Исследователи из Массачусетского технологического института (MIT) и Австралийского национального университета обнаружили, что сейсмические волны практически не реагируют на наличие воды в недрах Земли. Результаты, опубликованные в журнале Nature, противоречат общепринятому мнению о том, что сейсмическая томография может фиксировать следы воды глубоко в верхней мантии планеты. Команда установила, что даже следовые количества воды не влияют на скорость распространения сейсмических волн.

Это открытие заставляет пересмотреть интерпретацию сейсмических карт земных недр. Например, в таких областях, как срединно-океанические хребты, где магма из глубин изливается через разломы, формируя новую океаническую кору, считалось, что сейсмические аномалии отражают переход от «влажных» пород к «сухим». Новые данные указывают, что эти вариации скорее связаны с присутствием расплава — мельчайших карманов расплавленной породы, а не воды. «Если мы видим сильные вариации [скоростей], вероятнее, они обусловлены расплавом», — отмечает Ульрих Фаул, соавтор исследования.

Изначально ученые пытались экспериментально определить, как вода влияет на скорость сейсмических волн в оливине — основном минерале верхней мантии. Воспроизводя в эксперименте высокие давления и температуры, они измеряли реакцию образцов на скручивающую нагрузку, имитируя прохождение сейсмических волн. К удивлению исследователей, образцы с разным содержанием воды вели себя одинаково. «Из наших измерений породы вели себя так, как будто они сухие, хотя вода в них явно присутствовала», — пояснил Фаул.

Попутно ученые обнаружили, что на сейсмические скорости влияет степень окисления железа в породе. Это открывает возможность использования сейсмических волн для картирования окислительных условий, например, в зонах субдукции. Таким образом, работа меняет представления о том, что именно «смазывает» тектонические плиты, смещая фокус с воды в мантии на роль небольших количеств расплава в их основании.