Дивні сейсмічні сигнали, виявлені у 2010 році, вказують на перевернуту океанічну кору

У квітні 2010 року під Гранадою, Іспанія, стався незвичайний землетрус магнітудою 6,3 бала, що спричинив дивні сейсмічні хвилі, які були зафіксовані станціями моніторингу в Іспанії та Марокко. Тепер дослідники вважають, що незвичайні сейсмічні сигнали були викликані великим шматком океанічної кори, який занурився в мантію Землі і повністю перевернувся в процесі.

Згідно з дослідженням, проведеним Даоюань Сунь з Університету науки і технологій Китаю та Меган С. Міллер з Австралійського національного університету, форми хвиль від землетрусу вказують на те, що субдукована океанічна плита швидко опустилася в мантію Землі і перевернулася. Це означало, що вода, яку вона несла на своїй поверхні, тепер опинилася під нею.

Хоча ці знахідки здаються дивними, є надія, що вони допоможуть дослідникам краще зрозуміти складну тектонічну структуру точки в західній частині Середземноморського басейну, де сходяться Африка і Євразія.

Зокрема, вони сподіваються, що дослідження проллє нове світло на регіон під назвою Ріф-Бетик-Альборан, який містить дугу, утворену гірськими хребтами Бетик в Іспанії і гірськими хребтами Ріф в Марокко, а також басейн Альборанського моря, на схід від Гібралтарської протоки.

Крім того, дослідження може поглибити наше розуміння механізмів рідкісних глибоких землетрусів, які іноді відбуваються на глибині понад 600 кілометрів (373 милі) під цим регіоном.

Сун і Міллер відзначили, що кодові хвилі землетрусу – ознака залишкових коливань в кінці сейсмограми – тривали незвично довго після землетрусу 2010 року. Ці коливання були зафіксовані станціями моніторингу в Марокко. Були також ознаки того, що вони називають пізньою “додатковою” фазою первинних хвиль (P-хвиль) – хвиль тиску, які поширюються швидше, ніж інші хвилі в землі, і тому виявляються першими, – які слідували за звичайними первинними P-хвилями, зафіксованими станціями в Іспанії.

“Спочатку ми не ставили собі за мету краще зрозуміти механізми глибинних землетрусів, оскільки кілька попередніх досліджень добре вивчили їхнє джерело. Нашим наміром було просто побудувати графіки хвиль з цікавості, оскільки можна багато чого дізнатися з окремих форм хвиль, якщо приділити їм достатньо часу”, – пояснив Сун у своїй заяві. “Під час дослідження ми побачили ці дивні прибуття, включаючи довгу коду і додаткову фазу”.

Команда дійшла висновку, що довга кода і додаткова фаза Р-хвилі, ймовірно, пояснюються низькошвидкісним шаром в основі субдукуючої альборанської плити. Низькошвидкісні шари, які уповільнюють і поглинають сейсмічні хвилі, часто вказують на те, що хвилі пройшли через розплавлений або рідкий матеріал.

Субдукційні плити можуть містити низькошвидкісний шар на своїй поверхні, який утворюється з води, що надходить з мантії.

“Тут, завдяки моделюванню детальних форм хвиль, ми можемо зобразити низькошвидкісний шар під поверхнею плити, що занурюється на північний схід, на відміну від звичайної субдукованої плити з низькошвидкісним шаром на поверхні плити”, – додала Сун. “Ця дивна поява між плитою і низькошвидкісним шаром свідчить про існування перевернутої Альборанської плити”.

Це дослідження є першим, яке стверджує, що плита була перекинута, а не просто стояла вертикально або круто занурилася.

Низькошвидкісний шар також може пояснити глибокі землетруси навколо Іспанії. Це пояснюється тим, що він вказує на наявність водних силікатів магнію, які переносять воду на глибину 600 кілометрів (373 милі). Коли ці силікати зневоднюються, вони стають крихкими, що може призвести до глибоких землетрусів.

Гідросилікат також може розповісти сейсмологам більше про швидкість субдукції плити в регіоні. Гідросилікати магнію означають, що “значна кількість води була перенесена до перехідної зони мантії, що вказує на відносно холодну плиту”, – зазначає Сун.

“Враховуючи відносно молодий вік морського дна в західному Середземномор’ї, для того, щоб плита залишалася холодною, швидкість субдукції повинна бути досить високою, наприклад, помірна швидкість близько 70 міліметрів [2,8 дюймів] на рік”, – додав він. “Іншими словами, ми вважаємо, що наше дослідження може запропонувати розумну нижню межу швидкості субдукції в цьому регіоні”.

Команда вважає, що було б корисно дослідити форми сейсмічних хвиль, спричинених глибокими землетрусами в інших місцях, таких як північно-східний Китай, Південна Америка, Сунда-Банда і такі місця, як регіон Фіджі-Тонга. Це допомогло б визначити, чи діють там подібні механізми. Однак для цього знадобилася б щільна мережа сейсмічних станцій, розміщених по всій території, де відбуваються землетруси – це менш імовірно.