Ved at stykke Alaskas kystlinjer sammen brød vulkansk aktivitet

Blandt seismologer, geologien af ​​Alaskas jordskælvs- og vulkanrige kyst fra Aleutian Islands mod sydøst er fascinerende, men ikke godt forstået. Nu, med mere sofistikerede værktøjer end før, et team fra University of Massachusetts Amherst rapporterer uventede nye detaljer om områdets tektoniske plader og deres forhold til vulkaner.

Pladetektonik - den konstante underjordiske bevægelse af kontinentale og havhylder, er ofte karakteriseret ved "subduktionszoner", hvor plader støder sammen, den ene glider normalt under den anden. Mange er primære jordskælvs- og vulkanudsatte regioner.

Hovedforfatter Xiaotao Yang siger, "I lang tid, hele det centrale Alaska-regionen blev anset for at have en simpel subduktionsplade. Det, vi opdagede, er, at der faktisk er to store subduktionsplader. Det er en overraskelse, at vi ser forskelle mellem disse to plader og de tilhørende kappematerialer." Yang siger, at den nye forskning viser, "der er mange flere finesser og variationer, som vi ikke havde set før."

Yang, hvem udførte dette arbejde på UMass Amherst med medforfatter Haiying Gao, er nu på fakultetet ved Purdue University. Skrivning i Journal of Geophysical Research:Solid Earth , de påpeger, at det centrale Alaska er "et ideelt sted at undersøge subduktionssegmentering og dens korrelation med vulkanfordeling", fordi "det ikke er klart forstået, hvad der styrer fordelingen af ​​buevulkaner."

Yang siger, at deres undersøgelse fremhæver, hvor kompleks en subduktionszone kan være, og hvordan denne kompleksitet kan kontrollere vulkanfordelingen. Det hjælper også med at afklare et langvarigt spørgsmål inden for seismologi:hvad bestemmer, om vulkaner er til stede, og om de er i en lineær bue, eller i klynger. Yang siger, at det til dels afhænger af, om sten dybt i kappen over den subducerende plade smelter til magma, og hvordan magma opbevares i skorpen.

Til deres undersøgelser, Yang og Gao brugte en kraftfuld seismisk billedbehandlingsteknik, som Yang siger ligner en medicinsk CAT-scanning af Jorden. Med det, de konstruerede en detaljeret seismisk hastighedsmodel af Aleutian-Alaska marginen fra skorpen til den øverste kappe. Seismisk hastighed refererer til den hastighed, hvormed en seismisk bølge bevæger sig gennem et materiale som magma eller skorpe. Bølger rejser langsommere gennem lav tæthed, lavhastighedsmateriale sammenlignet med omgivende sten, for eksempel, han siger.

Forskernes nye model afslører flere nedadgående plader, med forskellige seismiske hastigheder, tykkelser og faldvinkler, de skriver. Yang tilføjer, "Da vi først fik set på de to centrale Alaska-vulkaner for første gang på en virkelig præcis måde, det, vi ser, er et meget mere kompliceret subduktionssystem, end vi vidste før. Denne nye information om kompleksiteten hjælper os med at forstå fordelingen af ​​vulkaner i Alaska. Det hele er mere kompliceret end værktøjerne kunne vise os før, " tilføjer han.

Deres resultater hjælper med at forklare, hvorfor der er et brud i buen af ​​vulkaner kaldet Denali Volcanic Gap, siger Yang. Nedenunder det er et kileformet område af materiale med høj seismisk hastighed over subduktionspladen, men under kappen. Det er relativt koldt og tørt uden at smelte, hvilket forklarer hvorfor der ikke er nogen vulkan i regionen.

Derimod klyngen af ​​vulkaner i Wrangell Volcanic Field har ikke samme signatur, tilføjer han. Wrangell-vulkanerne har tydeligt materiale med lav seismisk hastighed i skorpen. Det er et ret stort magmareservoir, der kan forklare, hvorfor de er i en klynge i stedet for en bue, Yang siger, selvom "det faktum, at det er der, hjælper med at forklare, hvor magmaen kom fra for tidligere udbrud."

Denne undersøgelse blev muliggjort af National Science Foundations (NSF) række af seismiske sensorer i Alaska, del af dets EarthScope Transportable Array-program (http://www.usarray.org), Yang noter. Hans medforfatter Gao havde opstartsfinansiering fra UMass Amherst og et NSF CAREER-stipendium. De brugte også beregningsressourcer på Massachusetts Green High Performance Computing Center i Holyoke.

Yang siger, at deres arbejde bidrager til seismologers forståelse af vulkanudbredelsen i Cascades i det nordvestlige Stillehav, Sydamerika og det sydlige Stillehav. Han håber at følge op med mere detaljerede analyser af magma reservoirer i skorpen, hvordan vulkaner fodres og især, om aleutiske vulkaner har magma i skorpen.