Китайские учёные объяснили, как образуются слои в литосфере Земли
Команда учёных из Нанкинского университета разработала модель, которая объясняет, как формируется внутренняя структура литосферы — твёрдой оболочки Земли
Литосфера — важная оболочка Земли, её строение хранит информацию об эволюции планеты. Учёные давно пытались понять, как внутри литосферы возникает так называемая среднелитосферная граница раздела (MLD) — глубина, на которой сейсмические волны замедляются. На этой границе могут резко меняться состав вещества и его механические свойства.
Исследователи построили двумерную компьютерную модель конвекции в мантии — медленного перемешивания её горячего вещества — и воспроизвели эволюцию литосферы от архея, более 2,5 миллиарда лет назад, когда мантия была горячее, около 1560 °C, до наших дней, когда её температура около 1300 °C. В модели учтены различные глубинные геологические процессы, включая частичное плавление, обезвоживание и пластическую деформацию.
Моделирование показало, что конвекция в мантии растягивает литосферу, её нижняя часть истончается, и в глубине начинается частичное плавление. Когда расплавляется больше 2 % вещества, расплав уходит, порода теряет воду, и оставшаяся мантия становится намного прочнее: её вязкость возрастает примерно в тысячу раз. Так формируется химический пограничный слой — слой, который отличается от соседних по составу.
В итоге модель продемонстрировала, как формируется трёхслойная структура литосферы: древний тепловой пограничный слой, слой с MLD и нижний тепловой субслой. Модель объясняет, почему MLD чаще встречается в древних кратонах — самых старых и устойчивых участках континентов — и становится реже с течением геологического времени. Прогнозируемая глубина MLD — 40–90 км, местами до 180 км, что согласуется с данными сейсмических наблюдений.
Разработанная теория не только разрешает давние противоречия в наблюдениях MLD, но и открывает новые возможности для изучения эволюции литосферы на других планетах, например на Марсе. Результаты исследования опубликованы в журнале Geology.
Источник: Нанкинский университет
