Noi dovezi seismologice și geologice confirmă un fenomen rar sub lanțul muntos Sierra Nevada: scoarța terestră se desprinde și se scufundă treptat în manta, un proces activ care ar putea remodela regiunea pe termen lung, scrie CNN. Descoperirea recentă, susținută de cutremure neobișnuit de adânci și deformări ale rocilor, oferă cea mai clară confirmare de până acum că o porțiune din litosfera Americii de Nord se prăbușește în adâncurile Pământului.
Seismologul Deborah Kilb analiza arhivele seismice din California din ultimele patru decenii când a observat ceva neobișnuit — o serie de cutremure adânci sub lanțul muntos Sierra Nevada, la o adâncime unde, în mod normal, scoarța terestră este prea fierbinte și presiunea prea ridicată pentru a permite activitate seismică.
„În nordul Californiei, de obicei datele despre cutremure ajung până la aproximativ 10 kilometri adâncime. În sudul Californiei, coboară ceva mai mult, până la 18 kilometri”, a explicat Kilb, cercetător la Institutul de Oceanografie Scripps al Universității din California, San Diego, referindu-se la adâncimile la care se produc, în general, cutremurele în aceste regiuni.
Însă cutremurele descoperite în zona centrală a lanțului muntos aveau loc la adâncimi de până la două ori mai mari — și par să fie încă active.
„Faptul că observăm activitate seismică sub 20 de kilometri — între 20 și 40 de kilometri — este foarte ciudat”, a spus Kilb. „Nu este ceva specific cutremurelor de crustă.”
Scoarța terestră se desprinde treptat și se scufundă
Kilb a semnalat datele către Vera Schulte-Pelkum, cercetător la Institutul Cooperativ pentru Cercetări în Științele Mediului și profesor asociat în științe geologice la Universitatea din Colorado, Boulder. Schulte-Pelkum studia deja compoziția neobișnuită a rocilor din Sierra Nevada, care prezentau deformări adânci în aceeași zonă.
Folosind noile date, cercetătoarele au analizat structura internă a lanțului muntos utilizând o tehnică numită receiver function analysis, care folosește undele seismice pentru a cartografia interiorul Pământului. În regiunea centrală a lanțului Sierra Nevada, cercetătoarele au descoperit că scoarța terestră se desprinde treptat și se scufundă, un proces cunoscut sub denumirea de foundering litosferic. Descoperirile au fost publicate în decembrie în revista Geophysical Research Letters.
Această ipoteză se aliniază cu speculațiile anterioare potrivit cărora regiunea ar fi trecut printr-un astfel de proces de scufundare a litosferei — momentul în care stratul exterior al Pământului coboară în mantaua inferioară. Autoarele studiului cred acum că acest proces este încă activ și progresează spre nordul lanțului muntos, conform cercetării.
„Am comparat notițele și am realizat că semnalele mele ciudate legate de textura rocilor și cutremurele ei adânci ciudate proveneau din aceeași zonă”, a declarat Schulte-Pelkum. „Așa că am decis să analizăm mai atent și am descoperit întreaga poveste.”
Ce se petrece sub Sierra Nevada ar putea oferi o perspectivă rară asupra modului în care s-au format continentele, a mai spus Schulte-Pelkum. Descoperirea le-ar putea ajuta pe cercetătoare să identifice și alte zone unde are loc acest proces, dar și să înțeleagă mai bine originea cutremurelor și modul în care funcționează planeta noastră.
Cum s-au format continentele
Stratul superior al Pământului, litosfera, este alcătuit din scoarța rigidă și partea superioară a mantalei, care este mai densă, dar într-o stare mai fluidă. Acest strat conține atât scoarța oceanică — mai subțire și mai densă — cât și scoarța continentală, care se află deasupra. Însă modul în care aceste sub-straturi reușesc să coexiste în această stare de echilibru, cu continentele ridicate deasupra nivelului mării, rămâne un mister, spune Schulte-Pelkum.
„Continentele sunt ridicate deasupra nivelului mării, în mare parte datorită faptului că sunt formate, în medie, din minerale mai puțin dense”, a explicat ea. „Pentru ca ele să fie ridicate, trebuie să eliminăm din materialul dens.”
Procesul presupune exact acest lucru: materialele mai dense sunt atrase spre partea inferioară, în timp ce materialul mai puțin dens rămâne deasupra, ducând la formarea uscatului. „Este ca și cum am arunca acele materiale dense în stratul vâscos și solid al mantalei de dedesubt, detașându-le de restul și astfel nu mai trag în jos materialul mai ușor”, a explicat cercetătoarea.
În imaginile obținute din interiorul Pământului sub Sierra Nevada, cercetătoarele au identificat un strat distinct în manta, situat la o adâncime de aproximativ 40 până la 70 de kilometri. Acest strat prezenta urme specifice, care se modificau treptat spre nord, arată datele.
Dacă am avea un bloc de plastilină cu pete de culori diferite și l-am strânge între mâini, petele s-ar transforma în dungi — o analogie potrivită pentru modul în care apar deformările rocilor, a explicat Schulte-Pelkum.
În partea sudică a lanțului Sierra, rocile dense aveau cele mai puternice urme de deformare și păreau deja separate de crustă, în timp ce în zona centrală acest proces este încă în desfășurare. În partea nordică a lanțului, nu există în prezent semne de deformare. Acest strat distinct din manta explică și cutremurele adânci descoperite de Kilb, întrucât scoarța din regiunea centrală este neobișnuit de groasă, fiind trasă în jos, și este mai rece decât materialul din manta care se regăsește de obicei la aceste adâncimi.
„Rocile se încălzesc sau se răcesc foarte greu. Așadar, dacă muți ceva — prin tragere în jos sau ridicare — va dura mult timp până când își schimbă temperatura”, a explicat Schulte-Pelkum.
Dovezile pentru acest proces sunt greu de obținut. Nu este vizibil de la suprafață și are loc extrem de lent. Oamenii de știință estimează că partea sudică a lanțului Sierra a trecut prin acest proces acum aproximativ 4 până la 3 milioane de ani.
Se pare că astfel de evenimente naturale au loc ocazional în lume, spune Schulte-Pelkum. „Geologic vorbind, acesta este un proces destul de rapid, cu perioade lungi de stabilitate între episoade. Probabil că foundering-ul litosferic a început cu mult timp în urmă, când au început să se formeze continentele, care s-au mărit în timp. Deci este un proces localizat și intermitent.”
O dezbatere în desfășurare
Sierra Nevada este de zeci de ani subiect de dezbatere în comunitatea geologică, din cauza unei anomalii identificate în mantaua de sub Valea Mare (Great Valley).
În timp ce unii cercetători cred că această caracteristică a fost cauzată de foundering litosferic, alții susțin că este rezultatul subducției — atunci când o placă oceanică se scufundă sub o placă mai puțin densă, precum scoarța continentală, modificând astfel peisajul, a explicat Mitchell McMillan, geolog și cercetător postdoctoral la Georgia Tech, care nu a fost implicat în studiu.
„Avem două ipoteze concurente care pot explica aceste date, și asta nu se întâmplă des în geologie. Așa că acest studiu va contribui într-un mod foarte interesant la această discuție”, a spus el.
Cercetări suplimentare în această zonă i-ar putea ajuta pe oamenii de știință să înțeleagă mai bine cum evoluează Pământul în intervale de timp geologice. Dacă procesul de foundering continuă sub lanțul muntos, se poate specula că relieful va continua să se deformeze pe verticală, schimbând aspectul actual al peisajului, spune McMillan. Dar un astfel de proces ar putea dura de la câteva sute de mii până la câteva milioane de ani.
În general, lanțurile muntoase masive sau regiunile unde există batoliți (mase mari de rocă magmatică) sunt locurile unde te-ai aștepta să apară aceste fenomene, adaugă el. Anzii, lanțul muntos din America de Sud, sunt un alt exemplu unde se presupune că foundering-ul litosferic a avut loc și ar putea fi încă activ.
„Acest studiu, în mod special, evidențiază importanța corelării diferitelor seturi de date”, a mai spus McMillan.
Prin înțelegerea mai profundă a acestui proces, oamenii de știință pot obține informații esențiale despre funcționarea planetei și despre fenomenele care se petrec sub suprafața sa, inclusiv cutremurele legate de acest fenomen. Separat, planeta Venus, care nu are tectonica plăcilor ca Pământul, prezintă dovezi ale unor evenimente similare de foundering, iar studiul acestor procese pe Terra ne-ar putea ajuta să le înțelegem mai bine și pe Venus, a mai spus McMillan.
„Este fascinant să te gândești că poți merge într-o drumeție în Sierra sau în regiunile de deal și, de fapt, dedesubtul tău, la mari adâncimi, au loc procese de care nici nu suntem conștienți”, a spus Schulte-Pelkum. „Practic, existența noastră pe uscat se datorează acestor procese. Dacă Pământul nu ar fi format continente, am fi fost ființe foarte diferite. Ne-am dezvoltat așa cum suntem pentru că planeta a evoluat într-un anumit fel. Deci înțelegerea sistemului din care facem parte are o valoare importantă — dincolo de reducerea pagubelor materiale sau a impactului uman în cazul unui cutremur.”
Ştiri video recomandate
