Сейсмологи видят внутренности Земли как взаимодействие температуры, давления и химии

Новое исследование показывает, что верхняя мантия Земли (простирающаяся до глубины 660 км) демонстрирует, что на динамику глубоких недр влияют не только температура и давление. Исследование Николаса Шмерра из Университета штата Аризона проливает свет на эти процессы и помогает оценить роль химического состава в структуре мантии.

Традиционно аномалии в мантии интерпретировались как следствие температурных вариаций. Однако работа Шмерра и его коллеги Эдварда Гарнеро, опубликованная в журнале Science, демонстрирует необходимость учёта химического компонента в процессах конвекции. Ключевые глубины, где минералы, такие как оливин, претерпевают фазовые переходы под давлением (например, на 410 и 660 км), оказались неоднородными.

Под Южной Америкой исследователи обнаружили, что граница фазового перехода на глубине 410 км прогнута вниз, хотя в этой зоне субдукции мантия должна быть относительно холодной, что обычно приводит к её поднятию. Это открытие несовместимо с предположением, что такие границы определяются в основном температурой. Учёные предполагают, что причиной являются химические неоднородности, такие как наличие водорода из океанической воды или обогащённые магнием породы, которые субдукция заносит в мантию.

Наблюдения были сделаны с помощью данных сейсмической сети USArray проекта EarthScope. Анализ отражённых сейсмических волн позволил картировать «бугристые» слои фазовых переходов. Как отмечает Шмерр, это исследование позволяет утверждать, что мантия под Южной Америкой является не только термически холодной, но и химически иной.