CP v2

Tag: Subdukcija

  • Japonijos pakrantės tektonika galėjo paspartinti Didžiojo kanjono susidarymą

    Naujas geologinis modelis rodo, kad tektoniniai pokyčiai prie Japonijos krantų galėjo prisidėti prie vieno garsiausių JAV gamtos objektų – Didžiojo kanjono – formavimosi.

    Kaip rašo „Live Science“, tyrėjai sieja šį procesą su maždaug prieš 10–12 mln. metų Vakarų Ramiajame vandenyne susiformavusia dviguba subdukcijos zona, kuri pakeitė įtampų pasiskirstymą Ramiojo vandenyno plokštėje.

    Pasak mokslininkų, dėl šių pokyčių paspartėjo Kalifornijos įlankos (Gulf of California) atsivėrimas: žemyninė pluta ten ėmė skiltis greičiau, o tai nulėmė ir svarbius Šiaurės Amerikos reljefo pokyčius.

    Šis aiškinimas svarbus ne tik kalbant apie kraštovaizdžio istoriją – geresnis plokščių ribų veikimo supratimas gali padėti tiksliau vertinti regionus, kur susidaro stipriausi Žemės drebėjimai.

    Kaip Japonijos pokyčiai pasiekė Šiaurės Ameriką

    Tyrime teigiama, kad Kalifornijos įlanka nuo Meksikos žemyno atsiskyrė formuodama Baja Kalifornijos pusiasalį maždaug prieš 6–8 mln. metų. Šis procesas vyko greičiau nei daugelyje kitų panašių riftų zonų.

    Riftų zonos – tai vietos, kur žemyninė pluta ima skirti, o atsiradusi žemuma ilgainiui gali prisipildyti jūros vandens. Pasaulyje tokių zonų yra daug, o aktyvus pavyzdys – Raudonoji jūra.

    Įprastai riftingas gali trukti 30–80 mln. metų, tačiau Kalifornijos įlankoje, mokslininkų vertinimu, procesas užtruko apie 6–13 mln. metų. Būtent šis „neįprastas greitis“ ir paskatino ieškoti papildomo paaiškinimo.

    Dviguba subdukcija ir „jėgų perdavimas“ per Ramųjį vandenyną

    Mokslininkai naudojo pasaulinį plokščių tektonikos modelį, paleistą superkompiuteriuose, kad patikrintų, ar tolimi įvykiai galėjo paveikti Šiaurės Amerikos vakarus.

    Modelis parodė, kad tuo metu, kai prie Japonijos Ramiojo vandenyno plokštė slinko po Eurazijos plokšte, viena subdukcijos zona perėjo į dvi atskiras. Toks persitvarkymas, kaip teigiama, galėjo pakeisti plokštės „tempimo“ įtampas ir paveikti kitą jos pusę.

    Tyrėjai pažymi, kad už Japonijos regiono ribų vienas iš nedaugelio ryškiai paveiktų taškų modelyje buvo būtent Baja Kalifornija. Patikrinus skirtingas prielaidas apie mantijos savybes ir įtampas, rezultatas, pasak autorių, išliko.

    Kodėl tai svarbu ir šiandien

    Kalifornijos įlankos riftingas, mokslininkų aiškinimu, nebuvo vien tik Japonijos „padarinys“ – procesas jau vyko dėl ankstesnių tektoninių priežasčių, susijusių su Faralono plokštės subdukcija po Šiaurės Amerika.

    Vis dėlto, tyrimo autoriai mano, kad papildomas „postūmis“ iš Ramiojo vandenyno vakarinės dalies galėjo būti tas veiksnys, kuris neleido procesui išsikvėpti ir pavertė jį dideliu geologiniu persitvarkymu.

    Jų teigimu, platesnis tokių sąveikų supratimas gali būti naudingas analizuojant ir šiandien aktyvias, drebėjimus sukeliančias zonas – pavyzdžiui, San Andreaso lūžį Kalifornijoje ar Kaskadijos subdukcijos zoną JAV šiaurės vakaruose, kur teoriškai galimi ir itin stiprūs drebėjimai.

  • Po Iranu aptiktos dvi milžiniškos Arabijos tektoninės plokštės „ašaros“

    Po Iranu aptiktos dvi milžiniškos Arabijos tektoninės plokštės „ašaros“

    Mokslininkai pateikė įrodymų, kad po pietryčių Iranu Arabijos tektoninėje plokštėje yra dvi didžiulės įplyšimo zonos. Tyrėjų teigimu, tai retas „momentinis kadras“, rodantis, kaip pereinama nuo vandenyninės plokštės slinkimo po kita plokšte prie žemynų susidūrimo.

    Tyrimą atliko Kinijos mokslų akademijos vadovaujama komanda, o rezultatai publikuoti žurnale „Nature Geoscience“. Pasak mokslininkų, šie plyšiai atsiranda dėl skirtingų uolienų savybių ir plokščių judėjimo, o ateityje jie gali susijungti.

    Arabijos plokštė šioje vietoje nėra vienalytė: dalis jos yra vandenyninė litosfera, kadaise priklausiusi senoviniam Neo-Tetijos vandenynui. Kita dalis – žemyninė, storesnė, bet mažesnio tankio, savo sudėtimi labiau primenanti granitą.

    Toks „nesuderinamumas“ lemia skirtingą plokštės elgesį: sunkesnė bazaltinė vandenyninė dalis lengviau smunka gilyn (subdukcija), o žemyninė dalis tam priešinasi ir, susidūrusi su kliūtimis, labiau linkusi formuoti kalnus. Būtent ši įtampa, mokslininkų teigimu, ir skatina plokštės trūkius.

    Kaip aptikti plyšiai

    Norėdami „pamatyti“ procesus giliai po žeme, tyrėjai pasitelkė 69 seisminio stebėjimo stočių tinklą. Juo fiksuoti tolimų žemės drebėjimų virpesiai, kurie skirtinguose uolienų sluoksniuose sklinda nevienodu greičiu.

    Iš šių signalų galima spręsti apie uolienų temperatūrą ir tankį, o kartu – apie tai, kas vyksta tektoninių plokščių sandūrose. Įrašai rinkti 2017 metų kovo–2018 metų rugsėjo laikotarpiu.

    Duomenys parodė du plyšius: vienas jų – horizontalus, ties sandūra, kur Zagroso susidūrimo zona susitinka su Makrano subdukcijos zona. Kitas – mažesnis, vertikalus ir arčiau paviršiaus, siejamas su Makrano įduba.

    Kuo skiriasi vandenyninė ir žemyninė dalys

    Tyrėjų teigimu, Makrano subdukcijos zonoje vandenyninė litosfera nuolat slenka į gylį bent iki 450 kilometrų. Tuo metu į vakarus esančioje Zagroso susidūrimo zonoje žemyninė litosfera, pagal tyrimo interpretaciją, smunka ne giliau kaip iki 300 kilometrų.

    Tokie skirtumai, mokslininkų vertinimu, prisideda prie plokštės įplyšimo ir dalies plokštės „atsiskyrimo“ gilyn. Antrasis plyšys, kaip spėjama, labiau susijęs su pačiu plokščių judėjimu, o ne vien uolienų tankio skirtumais.

    Mokslininkai pabrėžia, kad dviejų skirtingų „plyšimo režimų“ koegzistavimas toje pačioje vietoje geologams yra neįprastas. Dėl to regionas tampa svarbiu „langeliu“ į procesus, kurie paprastai vyksta per itin ilgus laikotarpius ir yra sunkiai tiesiogiai stebimi.

    Kas gali vykti toliau

    Modeliai rodo, kad plyšiai progresuoja jau kelis milijonus metų, o ateityje tikėtina, kad jie susijungs. Tyrėjų aiškinimu, tarp jų esantis ribinis segmentas palaipsniui „sunaudojamas“, kai plyšimas plečiasi.

    Kitas klausimas – kaip tokie pokyčiai gali paveikti regiono vulkaninį aktyvumą. Tyrime pažymima, kad karšta magma, panašu, jau pildo kai kurias plyšių sukurtas ertmes.

    Mokslininkai šį atradimą sieja su vadinamuoju Vilsono ciklu – idėja, aprašančia, kaip vandenynai susiformuoja, plečiasi ir vėliau nyksta, kai tektoninės plokštės juda. Būtent perėjimas nuo vandenyninės subdukcijos prie žemynų kolizijos laikomas vienu svarbiausių šio ciklo etapų.

  • Mokslininkai ištyrė uolieną, nusileidusią daugiau nei 90 km į Žemės gelmes – rezultatai nustebino

    Mokslininkai ištyrė uolieną, nusileidusią daugiau nei 90 km į Žemės gelmes – rezultatai nustebino

    Uolienos gabalas, prieš daugiau nei du dešimtmečius paimtas atokių Papua Naujosios Gvinėjos salų ekspedicijoje, atskleidė netikėtų detalių apie tai, kas vyksta giliai Žemės viduje. Nauja analizė parodė, kad ši uoliena savo „kelionėje“ nusileido į daugiau nei 90 kilometrų gylį.

    Tyrėjai iš Sirakūzų universiteto šią mėginio vertę įvertino tik dabar – pritaikius pažangias analitines technologijas, leidusias perskaityti mineraluose užfiksuotą slėgio ir temperatūros istoriją. Apie rezultatus skelbiama žurnale „Nature Geoscience“.

    Analizuota vadinamoji ultradidelio slėgio eklogitinė uoliena, susidaranti subdukcijos zonose. Tai vietos, kur viena tektoninė plokštė panyra po kita, kartu „nunešdama“ dalį Žemės plutos gilyn link mantijos.

    Tokiose zonose dėl milžiniško slėgio ir aukštos temperatūros mineralai persitvarko, o dalis medžiagos po milijonų metų gali vėl atsidurti arčiau paviršiaus. Todėl tokie mėginiai laikomi itin svarbiais, siekiant tiksliau suprasti plokščių tektonikos mechanizmus.

    Kas nustatyta apie uolienos kelionę

    Mokslininkai apskaičiavo, kad uoliena nusileido į gylį, viršijantį 90 kilometrų, kur temperatūra siekė apie 800 laipsnių Celsijaus. Tokios sąlygos būdingos itin aktyvioms Žemės gelmių sritims.

    Didžiausia staigmena – ne pats gylis, o tai, kaip kito šiluminės sąlygos kelionės metu. Analizė rodo, kad pradžioje uoliena grimzdo santykinai šiltoje aplinkoje, o tik vėliau, didesniame gylyje, pateko į vėsesnes sąlygas.

    Toks „temperatūrinis scenarijus“ nevisiškai atitinka dalį iki šiol taikytų modelių, kurie aprašo subdukcijos zonų veikimą. Kitaip tariant, reali dinamika gali būti sudėtingesnė, nei tikėtasi.

    Kodėl tai svarbu žemės drebėjimams ir vulkanizmui

    Subdukcijos zonos laikomos vienomis dinamiškiausių planetos sričių: jose kyla vieni stipriausių žemės drebėjimų, aktyviai veikia ugnikalniai. Taip pat jose į gelmes pernešama anglis, skysčiai ir kitos medžiagos, svarbios ilgalaikiams Žemės procesams, įskaitant klimato reguliavimą.

    Tyrimo autoriai pateikia kelis galimus paaiškinimus, kodėl uoliena iš pradžių galėjo judėti šiltesnėmis sąlygomis. Viena hipotezė – stipresnis įšilimas mažesniame gylyje dėl trinties ir šlyties tektoninių plokščių sandūroje.

    Kitas aiškinimas – kad ši subdukcijos zona yra palyginti „jauna“ ir dar nespėjusi atvėsti iki temperatūrų, kurias prognozuoja esami modeliai. Tyrėjai neatmeta, kad galėjo veikti abu mechanizmai kartu.

    Ko tikimasi toliau

    Pasak tyrime minimų mokslininkų, ankstesni komandos darbai padėjo Papua Naujojoje Gvinėjoje identifikuoti vieną jauniausių žinomų ultradidelio slėgio uolienų sričių. Naujos technologijos leido iš naujo įvertinti seniau surinktus mėginius ir gauti informaciją, kurios anksčiau nepavyko pasiekti.

    Tyrėjai tikisi, kad panašūs metodai bus pritaikyti ir kituose pasaulio regionuose rastoms ultradidelio slėgio uolienoms. Detalesnė tokių mėginių istorija, jų vertinimu, turėtų padėti kurti tikslesnius subdukcijos zonų raidos modelius ir geriau aiškinti procesus, susijusius su kalnų formavimusi, vulkaniniu aktyvumu bei žemės drebėjimais.

  • Mįslingi juodieji deimantai: nauja versija sieja jų kilmę su senoviniu kosminiu smūgiu

    Mįslingi juodieji deimantai: nauja versija sieja jų kilmę su senoviniu kosminiu smūgiu

    Porėti juodieji deimantai, vadinami karbonadais, jau dešimtmečius glumina geologus: jie randami daugiausia Brazilijoje ir Centrinėje Afrikoje, tačiau iki šiol nėra aiškiai nustatyta, kokioje uolienoje jie susiformavo. Skirtingai nei skaidrūs papuošalams šlifuojami deimantai, karbonadas yra tarsi sulipusi daugybės smulkių kristalų masė, persmelkta ertmių ir mineralų priemaišų.

    Naujas tyrimas siūlo scenarijų, pagal kurį karbonadų istoriją galėjo „pajudinti“ senovinis kosminis smūgis, bet patys deimantai, tikėtina, nebuvo tiesiogiai „iškepti“ smūgio metu. Mokslininkai kelia hipotezę, kad susidūrimas galėjo paskatinti labai greitą paviršiuje buvusios anglingos medžiagos grimzdimą į Žemės gelmes, kur mantijoje, esant milžiniškam slėgiui, dalis anglies virsta deimantu.

    Kas išdavė karbonadų paviršių

    Tyrėjai analizavo karbonadus iš Brazilijos Tombador geologinių sluoksnių ir ieškojo požymių, kurie leistų spręsti apie jų kilmę. Viena seniai aptarinėta mįslė buvo stikliškai blizgantis akmenų paviršius, primenantis lydytą meteorito plutą, todėl anksčiau svarstyta, kad jis galėjo susidaryti smūgio metu.

    Vis dėlto mikroskopiniai tyrimai nerodė struktūrų, būdingų smūginiam „šokui“ deimanto gardelėje: kristalai tęsėsi per paviršių be akivaizdžių sukrėtimo pėdsakų. Be to, dalyje mėginių aptiktas plonas anatazo sluoksnis, o lygus blizgus paviršius dengė ir šį mineralą, ir atviras deimanto vietas, kas leidžia manyti, kad paviršiaus „poliravimas“ įvyko vėliau.

    „Stikliškas paviršius turėjo susidaryti po šio mineralo nusėdimo“, – sakė tyrimo bendraautoris Attila Demény.

    Tokį nuoseklumą mokslininkai aiškina skysčių poveikiu: vėlesniais etapais skysčiai galėjo nežymiai tirpdyti ir deimantą, ir dangą, suvienodindami paviršių bei suteikdami jam blizgesį. Tai reikštų, kad išorinis „stiklas“ ne tiek pasakoja apie susidarymą, kiek apie vėlyvesnę karbonado kelionės dalį.

    Anglis iš gyvybės pėdsakų?

    Svarbi tyrimo dalis buvo anglies izotopų santykio matavimai, kurie padeda atskirti galimus anglies šaltinius. Daugelyje tirtų karbonadų izotopinis „parašas“ labiau priminė anglį, būdingą senovinei organinei medžiagai, o viename grūde matytas tarpinis signalas, galintis rodyti mišrią kilmę.

    Kad paviršiaus nuosėdos pasiektų deimantų formavimuisi reikalingas sąlygas, jos turėtų nusileisti į mantiją, o tai realiausia per subdukciją, kai plokštės ir su jomis susijusi medžiaga grimzta gilyn. Tyrėjai pabrėžia greičio svarbą: jei procesas būtų per lėtas, poros ir ertmės turėtų „užsitraukti“, tačiau karbonaduose jų išlikę itin daug.

    „Vienintelis kelias yra subdukcija, ir ji turėjo būti labai greita, kitaip deimantuose esančios poros būtų išnykusios“, – sakė Attila Demény.

    Kelionė į mantiją ir atgal

    Pagal siūlomą modelį, smūgis jaunai Žemei galėjo sukelti geodinaminį „stumtelėjimą“, padėjusį organinėmis medžiagomis praturtintiems sluoksniams greitai patekti į gelmes. Mantijoje anglis galėjo kristalizuotis į deimantą, o vėliau magmos judėjimas ir tektoniniai procesai iškėlė fragmentus arčiau paviršiaus, kur jie buvo ardomi, pernešami ir galiausiai nusėdo nuogulose.

    Vėliau į poras galėjo patekti kiti mineralai, o skysčių cirkuliacija galėjo pakeisti akmenų išorę ir suteikti jai būdingą blizgesį. Mokslininkų teigimu, toks scenarijus vienu metu paaiškintų kelis keistus bruožus: porėtumą, trupintą struktūrą, mineralų „lopus“ ir izotopinius anglies signalus.

    Vis dėlto autoriai akcentuoja, kad tai tebėra hipotezė: kol kas neįvardytas konkretus smūgis, kurį būtų galima tvirtai susieti su karbonadų atsiradimu, taip pat dar nerasta tokios mineralinės inkliuzijos, kuri neabejotinai parodytų, jog plutos medžiaga pateko į mantiją iki deimantų susiformavimo. Aiškiau nustatyta tik tai, kad anatazo danga atsirado anksčiau nei stikliškas paviršius, o pastarasis greičiausiai susiformavo vėlyvame etape dėl skysčių poveikio.