Переворот в геологии: подведенная плита под Средиземным морем оказалась перевернутой

Сейсмология — наука, которая изучает землетрясения и волны, которые они порождают. С помощью сейсмических волн ученые могут заглянуть в недра Земли и узнать о ее строении и динамике. Иногда сейсмические волны приносят с собой неожиданные открытия, которые меняют наше представление о том, что происходит под нашими ногами.

Такое открытие сделали два исследователя из Китая и Австралии, Даоюань Сунь и Меган С. Миллер, анализируя сейсмограммы от глубокого землетрясения, произошедшего под Испанией в 2010 году. Они обнаружили, что под западным Средиземноморьем находится подведенная океаническая плита, которая полностью перевернулась в процессе погружения в мантию Земли.

Подведение плит — это явление, когда одна тектоническая плита уходит под другую в зоне соприкосновения. Это происходит, когда океаническая плита, которая тяжелее и тоньше, сталкивается с континентальной плитой, которая легче и толще. Подведение плит вызывает множество геологических процессов, таких как вулканизм, орогенез, метаморфизм и землетрясения.

Западный Средиземноморский бассейн — это сложный регион, где сходятся Африка и Евразия. Здесь образовалась дуга из горных хребтов — Бетических в Испании и Рифских в Марокко, а также Альборанское море между ними. В этом регионе происходит подведение плиты Альборан, которая является частью африканской плиты, под евразийскую плиту.

Сунь и Миллер изучили сейсмические волны от землетрясения магнитудой 6,3, которое произошло на глубине более 600 километров под Гранадой в апреле 2010 года. Это землетрясение было зафиксировано сетью сейсмических станций в Испании и Марокко в рамках проекта PICASSO (Program to Investigate Convective Alboran Sea System Overturn).

Исследователи обратили внимание на два странных явления в сейсмограммах. Во-первых, у землетрясения была очень длинная кода — послезвучие в конце сейсмограммы, которое длилось необычно долго на станциях в Марокко. Во-вторых, на станциях в Испании была зарегистрирована дополнительная P-волновая фаза, помимо обычных начальных P-волн.

P-волны — это продольные сейсмические волны, которые распространяются быстрее других типов волн и могут проходить через твердые, жидкие и газообразные среды. Они первыми приходят на сейсмические станции после землетрясения и образуют начальную часть сейсмограммы. Кода — это продолжение сейсмограммы после основных волн, которое отражает сложную структуру Земли и многократное отражение и преломление волн.

Сунь и Миллер смоделировали волновые формы с учетом различных геологических структур под Средиземным морем и пришли к выводу, что наилучшим объяснением для длинной коды и дополнительной P-волновой фазы является наличие низкоскоростного слоя у основания подведенной плиты Альборан. Низкоскоростной слой — это слой, через который сейсмические волны замедляются и поглощаются, что часто свидетельствует о том, что волны прошли через расплавленный или жидкий материал.

Обычно подведенные плиты имеют низкоскоростной слой на своей поверхности из-за воды, которую они несут в мантию. Но в этом случае низкоскоростной слой находился под поверхностью плиты, наклоненной к северо-востоку. Это означает, что плита перевернулась в процессе подведения, так что вода, которая была на ее поверхности, теперь находится под плитой.

Это открытие является первым, которое подтверждает, что плита Альборан перевернулась, а не стоит вертикально или круто наклонена, как предполагали некоторые предыдущие исследования. Это помогает лучше понять сложную тектоническую структуру западного Средиземноморского бассейна, где происходит сближение Африки и Евразии.

Низкоскоростной слой также дает подсказку о возможном механизме глубоких землетрясений в Испании, которые являются редкими и плохо понятными явлениями. Низкоскоростной слой указывает на наличие гидратных магниевых силикатов, которые переносят воду на глубине 600 километров. Эти силикаты при обезвоживании могут становиться более хрупкими и ломаться, вызывая землетрясения.

Наличие гидратных силикатов также может рассказать о скорости подведения плиты Альборан. Гидратные магниевые силикаты означают, что плита достаточно холодная, чтобы сохранить воду на такой глубине. Учитывая, что морское дно в западном Средиземноморье относительно молодое, для того, чтобы плита оставалась холодной, скорость подведения должна быть достаточно высокой, около 70 миллиметров в год. Это означает, что плита Альборан быстро опускается в мантию и переворачивается в процессе. Это может быть связано с тем, что плита Альборан имеет небольшую площадь и не может сопротивляться сжатию от столкновения Африки и Евразии.

Перевернутая плита под Средиземным морем — это уникальное и интересное явление, которое демонстрирует разнообразие и динамичность геологических процессов внутри Земли. Это явление также имеет важное значение для понимания истории и будущего этого региона, который подвержен сейсмической и вулканической активности. С помощью сейсмических волн ученые могут раскрывать секреты подземного мира и делиться своими открытиями с общественностью.

Сунь и Миллер считают, что их метод анализа сейсмических волн может быть применен и к другим регионам, где происходят глубокие землетрясения, такие как северо-восточный Китай, Южная Америка, Сунда-Банда и регион Фиджи-Тонга. Однако для этого нужно иметь плотную сеть сейсмических станций, развернутых прямо над эпицентрами землетрясений, как это было в случае с землетрясением 2010 года в Испании. Таким образом, сейсмология требует не только теоретических знаний, но и практических навыков и современного оборудования.