В местах стыка литосферных плит возникают зоны субдукции — одна из плит надвигается на другую. И край той, что оказывается снизу, плавно опускается в мантию. Попутно породы коры нагреваются и теряют наиболее легкие химические элементы, а также их соединения. Помимо формирования масштабных геологических структур, этот процесс отвечает за обогащение мантии водой, углеродом и другими веществами.
Ранее блоки океанической коры удавалось обнаружить на глубинах порядка 200 километров. Благодаря своей прочности и колоссальной теплоемкости фрагменты литосферы частично сохраняли структуру даже под воздействием высокого давления и жара в недрах Земли. Следовательно, они имеют отличную от окружающей материи температуру и плотность. Это приводит к переотражению и преломлению сейсмических волн на границе подобных образований. Что и помогает геологам их находить.
В новой научной работе китайские ученые описывают обнаружение фрагментов океанической коры на глубинах от 410 до 660 километров. Она опубликована в рецензируемом журнале Nature Geoscience. Команда из ведущих геологических институтов Поднебесной проанализировала данные более чем с 300 сейсмологических станций. По тому, как расположенные по всей стране датчики регистрировали волны от множества землетрясений, удалось сделать «томограмму» недр.
На северо-востоке Китая станции выявили две аномалии в распространении сейсмических волн. Они располагались гораздо глубже любых известных образований, которые могут вызывать подобные эффекты. Тогда ученые построили несколько наиболее вероятных моделей, описывающих столь характерные изменения в колебаниях земных недр. На основе моделирования и анализа данных наблюдений самым вероятным объяснением стали фрагменты древней литосферы.
В зависимости от направления движения сейсмических волн они по-разному распространяются, отражаются и меняют свою скорость на границе пород с разной плотностью и температурой. Поскольку наблюдения продолжались на протяжении длительного периода времени, данные включали волны, исходящие от гипоцентров землетрясений по всей Евразии, а также по северной и юго-западной областям Тихого океана.
Это открытие позволяет по-новому взглянуть на тектонические процессы. Предположения о том, что фрагменты океанической литосферы могут проникать в мантию на большие глубины, высказывались и ранее. Однако теперь этому есть наглядное подтверждение. Пока не существует возможности «погрузиться» в недра так глубоко, все исследования проводят косвенными методами. Затем наблюдения дополняют модели, и каждая новая крупица информации может существенно продвинуть геологию вперед.