Seismiske data forklarer kontinental kollision under Tibet

Ud over at være den sidste horisont for eventyrere og spirituelle søgende, Himalaya-regionen er et fremragende sted for at forstå geologiske processer. Det er vært for mineralforekomster af kobber i verdensklasse, at føre, zink, guld og sølv, såvel som sjældnere elementer som lithium, antimon og krom, som er afgørende for moderne teknologi. Hævningen af ​​det tibetanske plateau påvirker endda det globale klima ved at påvirke atmosfærisk cirkulation og udviklingen af ​​sæsonbestemte monsuner.

Men på trods af dens betydning, videnskabsmænd forstår stadig ikke fuldt ud de geologiske processer, der bidrager til regionens dannelse. "Tibets fysiske og politiske utilgængelighed har begrænset videnskabelig undersøgelse, så de fleste felteksperimenter har enten været for lokaliserede til at forstå det store billede, eller de har manglet tilstrækkelig opløsning i dybden til at forstå processerne korrekt, sagde Simon Klemperer, en geofysikprofessor ved Stanford's School of Earth, Energi- og miljøvidenskab (Stanford Earth).

Nu, nye seismiske data indsamlet af Klemperer og hans kolleger giver det første vest-mod-øst-billede af undergrunden, hvor Indien og Asien støder sammen. Forskningen bidrager til en løbende debat om strukturen af ​​Himalaya-kollisionszonen, det eneste sted på Jorden, hvor kontinentalplader fortsætter med at styrte ned i dag - og kilden til katastrofer som Gorkha-jordskælvet i 2015, der dræbte omkring 9, 000 mennesker og sårede tusinder flere.

De nye seismiske billeder tyder på, at to konkurrerende processer opererer samtidigt under kollisionszonen:Bevægelse af en tektonisk plade under en anden, samt udtynding og sammenbrud af skorpen. Forskningen, udført af forskere ved Stanford University og det kinesiske akademi for geologiske videnskaber, blev udgivet i Proceedings of the National Academy of Sciences 21. sept.

Undersøgelsen markerer første gang, at forskere har indsamlet virkelig troværdige billeder af det, der kaldes en langs-strejke, eller langsgående, variation i Himalaya kollisionszonen, medforfatter Klemperer sagde.

Da den indiske plade kolliderer med Asien, danner den Tibet, det højeste og største bjergplateau på planeten. Denne proces startede for ganske nylig i geologisk historie, omkring 57 millioner år siden. Forskere har foreslået forskellige forklaringer på dens dannelse, såsom en fortykkelse af jordskorpen forårsaget af den indiske plade, der trænger sig vej under det tibetanske plateau.

For at teste disse hypoteser, forskere begyndte den store logistiske indsats med at installere nye seismiske optagere i 2011 for at løse detaljer, der måske tidligere var blevet overset. Vigtigt, de nye optagere blev installeret fra øst til vest over Tibet; traditionelt, de var kun blevet indsat fra nord til syd, fordi det er den retning, landets dale er orienteret og dermed den retning, veje historisk er blevet bygget.

De sidste billeder, stykket sammen fra optagelser af 159 nye seismometre tæt placeret langs to 620 mil lange profiler, afsløre, hvor den indiske skorpe har dybe tårer forbundet med krumningen af ​​Himalaya-buen.

"Vi ser i en meget finere skala, hvad vi aldrig har set før, " sagde Klemperer. "Det krævede en heroisk indsats at installere tætte seismometre på tværs af bjergene, i stedet for langs dalene, at indsamle data i vest-østlig retning og gøre denne forskning mulig."

Bygge og bryde

Når den indiske tektoniske plade bevæger sig fra syd, kappen, den tykkeste og stærkeste del af pladen, dykker under det tibetanske plateau. De nye analyser afslører, at denne proces får små dele af den indiske plade til at brække af under to af overfladerevnerne, sandsynligvis skabe rifter i pladen - svarende til, hvordan en lastbil, der kører gennem et smalt mellemrum mellem to træer, kan afhugge stykker af træstammen. Placeringen af ​​sådanne tårer kan være afgørende for at forstå, hvor langt et større jordskælv som Gorkha vil sprede sig.

"Disse overgange, disse springer mellem fejlene, er så vigtige, og de er i en skala, som vi normalt ikke bemærker, før efter et jordskælv er sket, " sagde Klemperer.

Et usædvanligt aspekt af Tibet involverer forekomsten af ​​meget dybe jordskælv, mere end 40 miles under overfladen. Ved at bruge deres seismiske data, forskerne fandt sammenhænge mellem pladerivningerne og forekomsten af ​​disse dybe jordskælv.

Forskningen forklarer også, hvorfor tyngdekraften varierer i forskellige dele af kollisionszonen. Medforfatterne antog, at efter de små stykker faldt af den indiske tallerken, blødere materiale nedefra boblede op, skabe masseubalancer i kollisionszonen Indien-Tibet.

Et naturligt laboratorium

Indien-Tibet-regionen giver også indsigt i, hvordan dele af det østlige USA kunne være blevet dannet gennem kontinentale kollisioner for omkring en milliard år siden.

"Den eneste måde at forstå, hvad der kunne være sket i det østlige Nordamerika i dag, er at komme til Tibet, " sagde Klemperer. "For geologer, dette er den ene store kontinentale kollision, der finder sted på Jorden i dag - det er dette naturlige laboratorium, hvor vi kan studere disse processer."