Ny forskning giver et bedre kig på havpladen under Mellemamerika

Konvektion i Jordens kappe er "motorens" drivende pladetektonik. Varmt materiale stiger op til jordens overflade fra grænsen mellem planetens kerne og kappe, i en dybde på omkring 3000 kilometer. Koldt materiale flyder derefter nedad på grund af oceaniske tektoniske plader, der synker ned i kappen ved subduktionszoner på jordens overflade.

Seismologer har længe søgt at forstå denne konvektionscyklus ved at afbilde subducerende plader, når de går ned i jordens dybder ved oceaniske skyttegrave. For at gøre dette har de brugt en teknik kaldet seismisk tomografi, som ligner en medicinsk ultralydsskanning.

En ny undersøgelse i AGU's Journal of Geophysical Research :Fast jord, brugt en ny, højere opløsning, tomografisk teknik kaldet bølgeforminversion for at afbilde den oceaniske plade, der subducerer sig under Mellemamerika, Cocos tallerkenen. Dette tillod opløsning af finere detaljer end tidligere arbejde.

De nye resultater bidrager til at forbedre vores forståelse af dynamikken i plader, når de når bunden af ​​den øvre kappe i en dybde på omkring 670 kilometer under jordens overflade og hjælper videnskabsmænd med bedre at forstå konvektionscyklussens drivende pladetektonik.

Den nye undersøgelse brugte registreringer af S-bølge (seismisk forskydningsbølge) triplikationer fra jordskælv i Mellemamerika optaget ved USArray, et stort udvalg af seismiske modtagere udstationeret fra 2004 til 2015 i det sammenhængende USA. Triplikationer af bølgeform opstår, når flere S-bølger, der bevæger sig ad lidt forskellige veje, ankommer til et observatorium på næsten samme tid. De komplekse bølgeformer er svære at fortolke ved brug af traditionel rejsetidstomografi, men kan let analyseres ved bølgeforminversion for at udtrække al tilgængelig information om strukturen omkring dybder på 670 kilometer.

Mellemamerika er en geologisk interessant region på grund af de store variationer i alderen på Cocos-pladen ved skyttegraven, fra omkring 2 millioner år gammel mod nord, omtrent på breddegraden af ​​Mexico City, til omkring 30 millioner år gammel mod syd, omkring Costa Ricas breddegrad, med et aldersspring på omkring 10 millioner år på tværs af en tidligere brudzone kaldet Tehuantepec-ryggen under det sydlige Mexico.

Oceaniske plader på jordens overflade afkøles med stigende alder, hvilket betyder, at ældre plader både er tættere og har højere viskositet, når de kommer ind i havgraven; de kan således lettere synke ned i kappen end yngre plader. 3-D S-hastighedsmodellen opnået ved denne undersøgelse viser, at variationer i pladens alder langs renden korrelerer godt med variationer i pladens form i dybden, tyder på, at der er lokale variationer i tæthed og viskositet af Cocos pladen i dybden på grund af variationer i alder.

Undersøgelsen identificerede også tilstedeværelsen af ​​en mulig opstrømning af varmt materiale, kaldet en "fane, " rejser sig fra den nederste kappe under den nordlige del af Cocos-pladen, hvilket også kan påvirke, hvordan Cocos-pladen synker ned i den øvre kappe.

Desuden, de udledte billeder afslører, at Cocos-pladen muligvis rives i en dybde på omkring 400 kilometer langs Tehuantepec-ryggen. Dette kan forklares med forskellen i tæthed af Cocos-pladen nord og syd for Tehuantepec-ryggen, og ved at Tehuantepec-ryggen sandsynligvis er en svag zone i pladen, som skulle lette rivning. Sammenligning med overfladegeologiske beviser indikerer også, at denne rift fandt sted for omkring 10 millioner år siden, hvilket indebærer en gennemsnitlig synkningshastighed for plader i den øvre kappe på omkring 4 centimeter om året. Dette kan bruges til at sætte begrænsninger på viskositeten af ​​den øvre kappe i denne region.

Tidligere undersøgelser har vist stor regional variation i pladernes dynamik, når de når bunden af ​​den øvre kappe. I den nærmeste fremtid, det burde være muligt at anvende metoderne i denne undersøgelse til andre subduktionszoner for bedre at forstå de fysiske årsager bag subduktionens variabilitet.

Denne historie er genudgivet med tilladelse fra AGU Blogs (http://blogs.agu.org), et fællesskab af blogs om jord- og rumvidenskab, vært for American Geophysical Union. Læs den originale historie her.