Сейсмическая томография высокого разрешения показала неоднородность структуры областей на стыке ядра и мантии, где скорость сейсмических волн понижена. Нижний слой исследуемой области замедляет волны ещё сильнее, чем остальная область сверхнизких скоростей. Возможно, это связано с «растворением» земного ядра на границе мантии.
Земная мантияМанта – интересная и малоизученная оболочка Земли, которая располагается между корой и железным ядром. Предположение о том, что под земной корой находится лишь однородная каменная масса, неверно: мантия состоит из нескольких слоев, каждый из которых обладает своими особенностями и неоднородностями. Первоначально мантия состояла… ультраосновнымиСиликатные и алюмосиликатные породы, например оливин, пиroxene, плагиоклаз и продукты их метаморфизма под высоким давлением.
Мантия находится в состоянии вязкопластичной конвекцииЗа миллионы лет огромные объемы горных пород перемешиваются. Тепло от ядра передается к поверхности через конвективные потоки, проходя все слои мантии и изменяя состав и свойства. Потоки взаимодействуют со всеми структурами по пути, например, с остатками литосферных плит, погрузившихся в мантию. субдукции.
Информация о структуре мантии получена из анализа сейсмических данных. Сейсмические волны взаимодействуют со слоями мантии, преломляются и отражаются. Последовательность зарегистрированных волн вдали от эпицентра землетрясения содержит сведения о всех структурах, через которые прошли волны.
В основании мантии учёные обнаружили странные образования — те, что называют . Местные зоны медленного сдвижения. Провинции с большими низкими скоростями сдвигов и участки сверхнизких скоростей.
Точная сущность аномалий не выяснена, но вызывать их могли факторы, как изнутри, так и снаружи. Такие участки могут служить… мантийных плюмовлибо «кладбищами» литосферных плит, ушедших на самое дно мантии, либо результатом взаимодействия земного ядра с мантией или даже фрагментами мантии протопланеты ТейиСтолкновение, спровоцировавшее образование Луны, повлияло на скорость движения горных пород.
Учёные из Кембриджского университета во главе с Чжи Ли провели новое исследование. рассмотрелиВ областях сверхнизкой скорости, имеющих рекордное пространственное разрешение до десятков километров, регистрировали сейсмограммы землетрясений. Волны проходили через области пониженной скорости под углом и испытывали наибольшее отклонение. Затем проводилось компьютерное моделирование распространения исходных волн в недрах Земли. находится в открытом доступе.
Ученые настраивали форму и характеристики неоднородности в мантии так, чтобы моделируемые сейсмограммы соответствовали измеримым, и тем самым восстановили строение неоднородности и её особенности.
Оказалось, что моделям лучше всего подходят плоские образования с размером ширины несколько сотен километров и толщиной десятков километров. В таких областях скорость низкочастотных волн, отражающих структуру на больших масштабах, снижается на 20%, а высокочастотных, чувствительных к мелким отличиям, — на 40%.
Волны преломляются в сторону центра Земли, а высокочастотные волны сдвигаются сильнее низкочастотных. Это указывает на слоистую структуру: в зоне сверхнизкой скорости, где сейсмические волны и так замедляются, по-видимому, есть нижний слой толщиной в несколько километров, где скорость волн еще больше падает.
Авторы исследования не формулируют однозначных выводов о природе изученных областей, но полагают на внутренние процессы. Авторы отмечают, что высокая плотность пород может быть связана с повышенным содержанием железа, которое в горных породах замещает более легкий магний.
Тейя, обладая меньшими размерами и менее развитой структурой, чем Земля, могла содержать больше железа. Однако её фрагменты не могут объяснить резкого замедления волн на границе самого нижнего, весьма тонкого слоя неоднородности.
Процесс «растворения» земного ядра более подходит: металлическое железо может окисляться на его границе, входя в состав горных пород, и тогда самый нижний слой горных пород будет наиболее обогащенным.
Измеренные изотопные аномалии лавы гавайских вулканов, расположенных в 2900 километрах над исследованной зоной, но связанных с ней мантийным плюмом, могут подтвердить это.