Første seismiske bevis for kappeopgravning ved et center med ultralangsom spredning

En bjergkæde med en samlet længde på 65, 000 kilometer løber gennem alle verdenshavene. Det markerer grænserne for tektoniske plader. Gennem mellemrummet mellem pladerne, materiale fra jordens indre kommer frem, danner ny havbund, at bygge undersøiske bjerge op og sprede pladerne fra hinanden. Meget ofte, disse midt-ocean-rygge beskrives som en enorm, aflang vulkan. Men denne sammenligning er kun delvis korrekt, fordi materialet, der danner den nye havbund, ikke altid er magmatisk. På nogle spredecentre, materiale fra jordens kappe når overfladen uden at blive smeltet. Procentdelen af ​​havbunden dannet af dette materiale har tidligere været ukendt.

Forskere fra universiteterne i Kiel (Tyskland), Austin (Texas, U.S.) og Durham (UK) har nu offentliggjort data i det internationale tidsskrift Natur Geovidenskab at, for første gang, tillade en detaljeret vurdering af, hvor meget havbund der dannes af kappemateriale uden magmatiske processer. "Dette fænomen opstår især, hvor havbunden spredes med hastigheder på mindre end to centimeter om året, " forklarer prof. Dr. Ingo Grevemeyer fra GEOMAR Helmholtz Center for Ocean Research Kiel, hovedforfatter af undersøgelsen.

En af disse zoner er placeret i Cayman Trough syd for øen Grand Cayman i Caribien. I 2015 forskerne brugte det tyske forskningsfartøj METEOR til at undersøge havbunden seismisk. Lydsignaler sendt gennem klippe- og sedimentlag reflekteres og brydes på forskellige måder af hvert lag. Sten, der er smeltet og størknet på havbunden, har en anden signatur i det seismiske signal end sten fra Jordens kappe, der ikke er smeltet.

Men forskerne havde et problem:Kontakt med havvandet ændrer kappeklipperne. "Efter denne proces, serpentinisering, kappebjergarter kan næppe skelnes fra magmatiske sten i seismiske data, siger professor Grevemeyer. Indtil nu, kappesten på havbunden kunne kun påvises ved at tage prøver direkte fra havbunden og analysere dem i laboratoriet. "Men på den måde du får kun information om et lille sted. Der kan ikke opnås storskala eller endda dybdegående information om havbundens sammensætning, siger Grevemeyer.

Imidlertid, under ekspeditionen i 2015, holdet brugte ikke kun energien fra almindelige lydbølger – det detekterede også såkaldte shear-bølger, som kun forekommer i faste materialer. De kunne registreres meget tydeligt takket være et smart udvalg af målepunkter.

Fra forholdet mellem hastigheden af ​​begge typer bølger, forskerne var i stand til at skelne kappemateriale fra magmatisk materiale. "Så vi kunne for første gang bevise med seismiske metoder, at op til 25 procent af den unge havbund ikke er magmatisk i det ultra-langsomme spredningscenter i Cayman truget, siger Ingo Grevemeyer.

Da der er lignende spredningscentre i andre regioner, såsom Arktis eller Det Indiske Ocean, disse resultater har stor betydning for den generelle idé om havbundens globale sammensætning. "Dette er relevant, hvis vi ønsker at skabe globale modeller for samspillet mellem havbund og havvand eller om pladetektoniske processer, " opsummerer professor Grevemeyer.