طبقة صخرية مخفية منصهرة تحت الصفائح التكتونية للأرض

 اكتشف الباحثون طبقة غير معروفة من قبل من الصخور المنصهرة جزئيًا تحت القشرة الأرضية.

يمكن أن يساعد هذا الاكتشاف العلماء في معرفة المزيد عن حركات الصفائح التكتونية للأرض ، والتي لا تخلق الجبال والزلازل فحسب ، بل ساهمت أيضًا في تكوين بيئات ذات الظروف الكيميائية والفيزيائية المناسبة لدعم الحياة على الأرض في وقت مبكر.

الطبقة الخارجية لكوكبنا هي القشرة - التي نعيش عليها - وتحتها عبارة عن الوشاح واللب الخارجي واللب الداخلي. تقع محيطات العالم وقاراته على 15 كتلة رئيسية تتحرك وتتحرك ، تسمى الصفائح التكتونية ، التي تشكل القشرة السفلية والغطاء العلوي.

تقع الطبقة المنصهرة التي تم تحديدها حديثًا على بعد 100 ميل (161 كيلومترًا) تحت سطح الأرض. هذه الطبقة هي جزء من الغلاف الموري ، الذي يقع تحت الصفائح التكتونية. يوجد الغلاف الموري كطبقة ناعمة من الصخور الصلبة ولكن المرنة التي يمكن أن تتسبب في تحريك الصفائح التكتونية وانزياحها.

تساءل الباحثون عن العوامل التي تجعل الغلاف الموري لينًا واعتبرت الصخور المنصهرة جزءًا من المعادلة. على الرغم من أن باطن الأرض صلب إلى حد كبير ، إلا أن الصخور يمكن أن تتحرك وتتحرك ببطء بمرور الوقت.

كان جونلين هوا ، زميل ما بعد الدكتوراه في مدرسة جاكسون لعلوم الأرض بجامعة تكساس في أوستن ، يدرس الصور الزلزالية لوشاح الأرض الواقع تحت تركيا من أجل أبحاث الدكتوراه الخاصة به عندما اكتشف علامات على صخور منصهرة جزئيًا. بدأ عمله عام 2020 عندما كان طالب دكتوراه في جامعة براون.

كان العلماء قد اكتشفوا سابقًا أجزاء من هذه الطبقة الصخرية واعتقدوا أنها حالة شاذة ، لكن هوا وزملائه الباحثين وجدوا دليلًا على وجودها على نطاق أوسع.

أكد فريق البحث أن الغلاف الموري يتكون من كل من الصخور الصلبة والمنصهرة ، وأنه على الرغم من أن الصخور لاحقًا كانت منصهرة جزئيًا ، إلا أنها لا تساهم في حركة الصفائح أو تجعل من السهل عليها تحريكها.

قال هوا: "عندما نفكر في شيء ما يذوب ، نعتقد بشكل حدسي أن الذوبان يجب أن يلعب دورًا كبيرًا في لزوجة المادة". "ولكن ما وجدناه هو أنه حتى عندما يكون جزء الذوبان مرتفعًا جدًا ، فإن تأثيره على تدفق الوشاح يكون ضئيلًا للغاية."

في الوشاح ، يحدث الحمل الحراري أو انتقال الحرارة مع ارتفاع مادة حارة وأقل كثافة وأحواض مواد أكثر برودة وكثافة. يعتقد الباحثون أن وجود الصخور الصلبة والحمل الحراري يساهمان في حركة الصفائح.

تحليل النشاط الزلزالي

قال هوا إن التحدي الرئيسي لدراسة الطبقات الداخلية للأرض هو جمع البيانات لأنه لا يمكن جمع معظمها إلا على السطح ، ومن الصعب أخذ عينات مباشرة من باطن الكوكب.

© مقدم من CNN يوضح هذا الرسم البياني الغلاف الموري ، حيث اكتشف الباحثون طبقة عالمية من الصخور المنصهرة جزئيًا ، مصورة باللون الأحمر المرقط. - جونلين هوا وكارين فيشر

وقال هوا: "لذلك ، استخدم العلماء الموجات الزلزالية الناتجة عن الزلازل التي تنتقل عبر باطن الأرض لدراسة سرعة انتقال الموجات الزلزالية في هذه الطبقات الداخلية ، على غرار التصوير المقطعي المحوسب في المستشفى".

لقد جمع أكثر من 700 صورة مأخوذة من أجهزة الكشف عن الزلازل حول العالم وخلق خريطة عالمية للغلاف المائي.

من خلال تحليل البيانات ، رأى هوا كيف تحركت الموجات الزلزالية عبر المواد المختلفة تحت القشرة الأرضية ، بما في ذلك التغيرات في السرعة والاتجاه ووقت الوصول إلى مواقع الكشف. إن وجود ذوبان في الطبقة المنصهرة جزئيًا يعني أن الموجات الزلزالية تتحرك ببطء أكبر.

ظهرت الصخور المنصهرة على قراءات زلزالية في المناطق التي وصل فيها الغلاف الموري إلى أعلى درجات حرارة ، حوالي 2640 درجة فهرنهايت (1450 درجة مئوية).

هوا هو المؤلف الرئيسي لدراسة تفصيلية عن النتائج التي نُشرت يوم الاثنين في مجلة Nature Geoscience.

قالت المؤلفة المشاركة في الدراسة كارين إم فيشر ، الأستاذة البارزة في العلوم الجيولوجية بجامعة براون: "هذه الدراسة أساسية لفهم سبب ضعف الغلاف الموري - طبقة الوشاح الضعيفة أسفل الصفائح التكتونية التي تمكّن الصفائح من الحركة -". بالوضع الحالي.

"في النهاية ، يقدم دليلًا على أن عوامل أخرى مثل تغيرات درجة الحرارة والضغط يمكن أن تتحكم في قوة الغلاف الموري وتجعله ضعيفًا بما يكفي لتكون الصفائح التكتونية ممكنة."

يمكن أن تساعد النتائج الباحثين على فهم كيفية عمل الطبقات المختلفة تحت الأرض.