Все на поверхности Земли покоится на массивных тектонических плитах, напоминающих бутерброд с желе, с двумя твердыми частями - верхней корой и верхней мантией - заключающими в себе липкий средний слой очень горячих пород, являющийся нижним корка. Плиты очень медленно перемещаются по земному шару над более глубоким горячим слоем, называемым астеносферой.
Температура играет фундаментальную роль в определении прочности, толщины и плавучести нижнего слоя земной коры. Исследовательская группа под руководством Университета штата Колорадо впервые нанесла на карту температуру и вязкость нижней части земной коры и обнаружила, что под большей частью западной части Соединенных Штатов слой достаточно горячий, чтобы быть вблизи начальной точки плавления и, следовательно, довольно жидкий.
Это новое исследование показывает, что значительные области нижней коры имеют небольшую прочность, и что в течение нескольких миллионов лет многие горы на западе США могут сплющиться.
«Наличие карты температуры дает нам представление о том, насколько прочна плита», - сказал Дерек Шутт, доцент кафедры геонаук CSU. «Мы обнаружили, что есть места, где земная кора недостаточно прочна, чтобы удерживать топографию».
Представьте себе три кусочка Silly Putty, два замороженных кусочка, лежащих сверху и снизу одного, имеющего комнатную температуру. Когда вы надавите на верхний слой, теплая замазка станет плоской. Аналогичная механика работает и в земной коре.
"Горы образуются силами, толкающими вещи, и разрушающимися слабыми местами", согласно Шутту.
Внешние силы потенциально могут давить на земную кору, и эта сила может передаваться вглубь суши, что называется орогенным плаванием, сказал он. Новое исследование предполагает, что этот процесс может происходить чаще, чем считалось ранее.
«Это может привести к образованию гор на большом расстоянии от того места, где вы толкаете вещи», - сказал Шутт. «Поскольку нижняя кора подвижна, сила может передаваться на большое расстояние».
Ученые обычно думают, что тектонические плиты или литосфера состоят из земной коры и холодной верхней мантии. Но в этом новом анализе команда увидела что-то вроде шарикоподшипников, проскальзывающих между корой и мантией. Хотя это и не было неожиданным, это исследование смогло нанести на карту размеры областей, напоминающих шарикоподшипники.
«Шариковые подшипники» отделяют то, что происходит в мантии, от того, что происходит в земной коре», - сказал Шутт.
Исследователи рассчитали температуру на дне земной коры, которая различается по толщине, путем измерения скорости сейсмических волн, которые распространяются вблизи границы между нижней частью земной коры и самой верхней мантией.
В западной части США земная кора очень горячая, поэтому она такая слабая.
«В целом мы знаем, что нижняя часть земной коры на западе Соединенных Штатов кажется горячей», - сказал Шутт. «Но это первый раз, когда мы действительно можем приписать температуру конкретному месту».
Выводы, по его словам, не слишком удивительны. Но исследование может привести к более глубокому пониманию того, почему существуют горы и, в частности, почему они существуют в местах, где температура в нижней части земной коры настолько высока.
Шутт и его исследовательская группа продолжат изучать причины различий в прочности тектонических плит в рамках текущего проекта между Университетом штата Колорадо, Университетом штата Юта и Институтом океанографии Скриппса при Калифорнийском университете в Сан-Диего.. Это исследование финансируется программой Earthscope Национального научного фонда.