В статье, опубликованной в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), исследователи Университета Сент-Луиса сообщают новую информацию об условиях, которые могут вызвать погружение тектонических плит Земли.
Джон Энкарнасьон, доктор философии, профессор наук о Земле и атмосфере в SLU, и Тимоти Кинан, аспирант, являются экспертами в тектонике и геологии твердых пород и используют геохимию и геохронологию в сочетании с полевыми наблюдениями для изучения движение тектонических плит.
Плита по определению обладает жесткостью. Она жесткая и ведет себя как единое целое. Мы находимся на Североамериканской плите, и поэтому мы перемещаемся примерно на запад вместе примерно на дюйм в год, - сказал Энкарнасьон. - Но когда я думаю о том, что заставляет двигаться большинство плит, я думаю о мокром полотенце в бассейне. Большинство плит движутся, потому что они погружаются в Землю, как полотенце, лежащее в бассейне, начинает тонуть, увлекая остальную часть полотенца в воду».
Плиты перемещаются в среднем на дюйм или два в год. Самая быстрая плита перемещается примерно на четыре дюйма в год, а самая медленная вообще не движется. Движения плит являются основной причиной землетрясений, и сейсмологи и геологи изучают детали движений плит, чтобы сделать более точные прогнозы их вероятности.
«Всякий раз, когда ученые могут показать, как что-то неожиданное могло произойти на самом деле, это помогает нарисовать более точную картину того, как ведет себя Земля», - сказал Энкарнасьон. «А более точная картина крупномасштабных земных процессов может помочь нам лучше понять землетрясения и извержения вулканов, а также происхождение и местонахождение месторождений полезных ископаемых, многие из которых являются последствиями и продуктами крупномасштабных движений плит."
Движение плит влияет на нашу жизнь и другими способами: недавно сообщалось, что Австралии необходимо перерисовать свои карты из-за движения плит. Австралия движется относительно быстро на север, поэтому за многие десятилетия она переместилась на несколько футов, что привело к значительному смещению местоположения GPS.
Субдукция, процесс, посредством которого тектонические плиты погружаются в мантию Земли, является фундаментальным тектоническим процессом на Земле, и все же вопрос о том, где и как формируются новые зоны субдукции, остается предметом дискуссий. Субдукция - основная причина движения тектонических плит.
Исследования геологов SLU отправляют их в поле для изучения горных пород и отбора проб, прежде чем отправить их обратно в лабораторию для более подробного изучения.
Их работа включает в себя геологическое картографирование: изучение горных пород, их идентификация, нанесение их на карту и выяснение того, как они образовались и что с ними произошло после того, как они сформировались. Исследователи датируют образцы горных пород и изучают их химический состав, чтобы узнать об особых условиях, в которых образовалась древняя горная порода, например, вулканическая порода образовалась на вулканическом острове, таком как Гавайи, или на дне океана.
В этом исследовании Кинан и Энкарнасьон отправились на Филиппины, чтобы изучить пластины в этом регионе. Они обнаружили, что расходящаяся граница плит, где две плиты раздвигаются, резко и быстро превратилась в сходящуюся границу, где одна плита в конечном итоге начала погружаться..
Это удивительно, потому что, хотя материал плиты на расходящейся границе слаб, он также плавучий и сопротивляется субдукции. Результаты исследования показывают, что плавучий, но слабый материал плиты на расходящейся границе может быть вынужден конвергировать до тех пор, пока в конечном итоге более старый и более плотный материал плиты не войдет в зарождающуюся зону субдукции, которая затем станет самоподдерживающейся..
"Мы думаем, что зона субдукции, которую мы изучали, фактически была вынуждена начаться из-за столкновения Индии с Азией. Индия когда-то была отделена от Азии, но медленно дрейфовала на север, в конце концов столкнувшись с Азией. куски Азии на юго-восток. Этот толчок, как мы думаем, вытолкнул полностью в океан и спровоцировал начало новой зоны субдукции."
Их открытие поддерживает новую модель того, как плиты могут начать тонуть: «Места, где плиты расходятся, могут быть сдвинуты вместе, чтобы начать субдукцию».
Исследователи SLU теперь хотят узнать, применима ли их модель к другим тектоническим плитам.
"Насколько распространено принудительное создание зоны субдукции, которое, как мы думаем, произошло на Филиппинах?" - сказал Энкарнасьон. «Я хотел бы увидеть работы по другим древним зонам субдукции, чтобы увидеть, применима ли к ним наша модель».
Другие исследователи, участвовавшие в исследовании, включают Роберта Бухвальда, Дэна Фернандеса, Джеймса Маттинсона, Кристин Расоазанампарани и П. Бенджамина Люткемейера.
Кафедра наук о Земле и атмосфере Университета Сент-Луиса сочетает в себе интенсивное обучение в классе и на местах с международно признанными исследованиями по широкому спектру физических наук, включая сейсмологию, гидрологию, геохимию, метеорологию, науку об окружающей среде и изучение современного и древнего изменения климата. У студентов также есть возможность напрямую работать с преподавателями над своими исследованиями и проходить стажировки благодаря растущей сети контактов в государственном и частном секторах.
Исследовательские центры включают Центр землетрясений, Совместный институт систем осадков, Программу глобальной геодинамики, Центр наук об окружающей среде и Quantum WeatherTM. Сочетание академических программ с исследованиями мирового уровня дает студентам беспрецедентную возможность изучить свои интересы и подготовиться к широкому кругу профессий после окончания учебы.