Οι επιστήμονες ανακάλυψαν ότι ένα από τα πιο ακραία ηφαιστειακά γεγονότα στην ιστορία της Γης έκανε κάτι περισσότερο από τη δημιουργία ενός τεράστιου υποβρύχιου οροπεδίου. Άλλαξε επίσης τη δομή και τη χημεία της ωκεάνιας πλάκας κάτω από αυτήν.
Μια ερευνητική ομάδα με επικεφαλής τον λέκτορα του Πανεπιστημίου Okayama Azusa Shito, σε συνεργασία με τον αναπληρωτή καθηγητή του Ινστιτούτου Επιστημών του Τόκιο Akira Ishikawa και τον καθηγητή του Πανεπιστημίου Hiroshima Masako Ishikawa, χρησιμοποίησε σεισμικά κύματα για να ανιχνεύσει βαθιές δομές κάτω από το Οροπέδιο της Ιάβας Ontong. Τα αποτελέσματά τους υποδηλώνουν ότι μεγάλοι όγκοι μάγματος σπρώχνουν μέσα από τις υπάρχουσες πλάκες, δημιουργώντας δίκτυα κατακόρυφων εισβολών και μεταμορφώνοντας χημικά τα γύρω πετρώματα.
Τα αποτελέσματα δημοσιεύονται Επιστολές Γεωφυσικής Έρευνας.
Το Ontong είναι μια κρυμμένη δομή κάτω από το οροπέδιο της Java
Η ωκεάνια πλάκα κάτω από το Οροπέδιο της Java Ontong (OJP) δεν φαίνεται να έχει τη σχετικά απλή δομή που αναμένεται από μια τυπική ωκεάνια πλάκα. Αντίθετα, οι ερευνητές βρήκαν στοιχεία για ένα σύνθετο εσωτερικό που αποτελείται από οριζόντια στρώματα που διασχίζονται από κάθετες διόδους μάγματος.
Αυτά τα κατακόρυφα χαρακτηριστικά είναι γνωστά ως αναχώματα. Τα αναχώματα σχηματίζονται όταν το λιωμένο πέτρωμα ωθείται μέσα από ρωγμές και στη συνέχεια ψύχεται μέσα τους. Μεγάλες ομάδες αυτών των εισβολών, που ονομάζονται σμήνη αναχωμάτων, μπορούν να διατηρήσουν ένα αρχείο έντονης ηφαιστειακής δραστηριότητας πολύ μετά τη στερεοποίηση του μάγματος.
Η ομάδα εντόπισε επίσης ασυνήθιστα χαμηλές ταχύτητες σεισμικών κυμάτων μέσα στην πλάκα. Αυτό υποδηλώνει ότι το μάγμα που αναδύεται από βαθιά μέσα στη Γη δεν πέρασε απλώς μέσα από τις πλάκες. Μάλλον άλλαξε και τη χημική σύσταση των πλακών.
Το μεγαλύτερο ωκεάνιο οροπέδιο του κόσμου
Το Ontong Java Plateau (OJP) βρίσκεται κάτω από τον δυτικό Ειρηνικό Ωκεανό και είναι το μεγαλύτερο ωκεάνιο οροπέδιο στον κόσμο. Τα ωκεάνια οροπέδια είναι μεγάλες υπερυψωμένες περιοχές του πυθμένα της θάλασσας που σχηματίζονται από μεγάλους όγκους εκρήξεων λάβας.
Το OJP σχηματίστηκε κατά τη διάρκεια του ασυνήθιστου υποθαλάσσιου ηφαιστείου περίπου πριν από 110-120 εκατομμύρια χρόνια. Αυτό το φαινόμενο θεωρείται ότι είναι η μεγαλύτερη ηφαιστειακή έκχυση που είναι γνωστή στην ιστορία της Γης.
Οι επιστήμονες έχουν προτείνει ότι η έκρηξη απελευθέρωσε αρκετή θερμότητα, αέρια και ηφαιστειακό υλικό ώστε να διαταράξει σοβαρά το παγκόσμιο περιβάλλον. Αυτό μπορεί να συμβάλει σε μαζικές εξαφανίσεις αλλάζοντας τη χημεία των ωκεανών, το κλίμα και την ποσότητα οξυγόνου που είναι διαθέσιμο στο θαλασσινό νερό.
Πρόσφατη έρευνα δείχνει ότι ο ηφαιστειογενής μπορεί να οδηγείται από ένα θερμοχημικό λοφίο που αναδύεται από τα βάθη του μανδύα. Ένα λοφίο μανδύα είναι μια στήλη ασυνήθιστα ζεστού υλικού που κινείται προς τα πάνω στο εσωτερικό της Γης. Ένα θερμοχημικό λοφίο είναι χημικά διακριτό από τον περιβάλλοντα μανδύα του και μπορεί να μεταφέρει ανακυκλωμένο υλικό από τον αρχαίο ωκεάνιο φλοιό.
Παρόλο που τέτοια λοφία μπορούν να παράγουν μεγάλες ποσότητες μάγματος, οι επιστήμονες δεν κατανοούν πλήρως πώς αυτό το μάγμα επηρεάζει μια ωκεάνια πλάκα που υπάρχει ήδη από πάνω της.
Τα σεισμικά κύματα αποκαλύπτουν εσωτερικά πλακών
Για να εξετάσουν την πλάκα κάτω από το OJP, οι ερευνητές μελέτησαν σεισμικά σήματα υψηλής συχνότητας που ονομάζονται κύματα Po και So. Τα κύματα καταγράφηκαν από σεισόμετρα βυθού που βρίσκονται γύρω από το οροπέδιο και από όργανα που τοποθετήθηκαν σε κοντινά νησιά του ωκεανού.
Τα κύματα Po και So ταξιδεύουν μέσα από τις ωκεάνιες πλάκες αντί απλώς να περνούν μέσα από τον περιβάλλοντα μανδύα. Επειδή η ταχύτητα και η δύναμή τους εξαρτώνται από τον βράχο από τον οποίο περνούν, μπορούν να αποκαλύψουν κρυμμένα στρώματα, ρωγμές και άλλες δομές βαθιά στον πυθμένα της θάλασσας.
Υπό κανονικές συνθήκες, τα κύματα Po και So δημιουργούνται όταν τα κύματα P και S διαδίδονται επανειλημμένα μέσω στρωμάτων μέσα σε μια ωκεάνια πλάκα. Αυτή η επαναλαμβανόμενη σκέδαση επιτρέπει στα σήματα να ταξιδέψουν εκατοντάδες χιλιάδες χιλιόμετρα.
Τα κύματα που καταγράφονται κοντά στο OJP συμπεριφέρονται με ασυνήθιστο τρόπο. Τα κύματα Po κινήθηκαν αποτελεσματικά στην περιοχή, ενώ τα κύματα So εξασθενούσαν δραματικά.
Αυτή η διαφορά παρέχει μια σημαντική ένδειξη ότι η πλάκα κάτω από το οροπέδιο έχει μια πιο περίπλοκη εσωτερική δομή από τις περισσότερες ωκεάνιες πλάκες.
Αρχαία κανάλια μάγματος διασχίζουν την πλάκα
Οι επιστήμονες χρησιμοποίησαν μοντελοποίηση σεισμικής κυματομορφής για να προσδιορίσουν ποιος τύπος δομής μπορεί να παράγει τα παρατηρούμενα κυματικά μοτίβα.
Τα αποτελέσματά τους δείχνουν ότι η πλάκα έχει πολυεπίπεδες δομές (οριζόντια διαστρωμάτωση) που τέμνονται από σμήνη αναχωμάτων (κάθετες εισβολές). Η οριζόντια διαστρωμάτωση επιτρέπει σε ορισμένα σεισμικά κύματα να διανύουν μεγάλες αποστάσεις, ενώ οι κατακόρυφες εισβολές διαταράσσουν και αποδυναμώνουν άλλα.
Η ανακάλυψη παρέχει στοιχεία ότι το μάγμα κάποτε ανέβαινε μέσω της υπάρχουσας ωκεάνιας πλάκας κατά μήκος πολλών ξεχωριστών μονοπατιών. Μαζί, αυτά τα μονοπάτια σχημάτισαν ένα εκτεταμένο υπόγειο δίκτυο κάτω από το ανερχόμενο οροπέδιο.
Το μάγμα μπορεί να αλλάξει τη χημεία των πλακών
Η ομάδα βρήκε μια άλλη σημαντική διαφορά μεταξύ των OJP και των κανονικών ωκεάνιων πλακών. Και τα δύο κύματα Po και So ταξίδεψαν σημαντικά πιο αργά κάτω από το οροπέδιο.
Τα σεισμικά κύματα επιβραδύνονται όταν περνούν μέσα από βράχους που είναι θερμότεροι, λιγότερο άκαμπτοι, σπασμένοι ή χημικά διαφορετικοί από το κανονικό υλικό του μανδύα. Οι ερευνητές κατέληξαν στο συμπέρασμα ότι η δομή από μόνη της δεν μπορεί να εξηγήσει πλήρως την ασυνήθιστα χαμηλή ταχύτητα.
Προτείνουν ότι το μάγμα από ένα θερμοχημικό λοφίο ανέβαινε μέσα από την πλάκα, σχημάτισε σμήνη αναχωμάτων και στη συνέχεια αντέδρασε με τον περιβάλλοντα βράχο του μανδύα. Αυτή η διαδικασία προκαλεί μια χημική αλλαγή (δηλαδή γονιμοποίηση) των πλακών.
Η γονιμοποίηση συμβαίνει όταν το μάγμα επαναφέρει χημικά στοιχεία σε μερικώς λιωμένο πέτρωμα που τα έχασε προηγουμένως. Ο μανδύας αποτελείται κυρίως από ένα βράχο που ονομάζεται περιδοτίτης. Όταν ένα μέρος αυτού του βράχου λιώνει, αφαιρείται μέρος του υλικού μαζί με το τήγμα. Αργότερα το μάγμα μπορεί να επιστρέψει αυτά τα στοιχεία, αλλάζοντας τη σύνθεση ορυκτών και τις φυσικές ιδιότητες του πετρώματος.
Οι γιγάντιες εκρήξεις μπορούν να μεταμορφώσουν τις ωκεάνιες πλάκες
Τα αποτελέσματα υποδηλώνουν ότι τα τεράστια ηφαιστειακά γεγονότα μπορούν να κάνουν περισσότερα από το να καλύψουν τον πυθμένα της θάλασσας με παχιά στρώματα λάβας. Το μάγμα που αναδύεται από βαθιά μέσα στη Γη μπορεί να διαλύσει μια ωκεάνια πλάκα, να δημιουργήσει εκτεταμένα δίκτυα αναχωμάτων και να αλλάξει τη χημεία της πλάκας.
Αυτό το μοντέλο φυσικοχημικής αλλαγής μπορεί να βελτιώσει την κατανόηση των επιστημόνων για το πώς αναπτύσσονται οι ωκεάνιες πλάκες και πώς οι μεγάλες ηφαιστειακές επαρχίες αναδιαμορφώνουν το εσωτερικό της Γης.
Η έρευνα δημοσιεύεται στο Geophysical Research Letters.
Πρωτότυπη αναζήτηση
- Η ωκεάνια πλάκα κάτω από το Οροπέδιο της Java Ontong (OJP) έχει μια πολύπλοκη δομή που αποτελείται από οριζόντια στρώματα που διασχίζονται από σμήνη αναχωμάτων.
- Τα ασυνήθιστα αργά σεισμικά κύματα υποδηλώνουν ότι το μάγμα από ένα θερμοχημικό νέφος αλλοίωσε χημικά την πλάκα.
- Τα ευρήματα δείχνουν ότι η ηφαιστειακή δραστηριότητα μεγάλης κλίμακας μπορεί να αλλάξει σημαντικά τόσο τη φυσική δομή όσο και τη χημική σύνθεση μιας ωκεάνιας πλάκας.
Σημείωμα
Θερμοχημικό λοφίο:
Ένα λοφίο μανδύα που αναδύεται από το βάθος του μανδύα του οποίου τα συστατικά είναι χημικά διαφορετικά από τον περιβάλλοντα μανδύα και μπορεί να περιλαμβάνει υλικό που προέρχεται από τον αρχαίο ωκεάνιο φλοιό.
Γονιμοποίηση:
Ο περιδοτίτης στο μανδύα διαβρώνεται σε λιωμένο υλικό όταν το τήγμα που παράγεται από τη μερική τήξη αποβάλλεται. Η διαδικασία με την οποία το τηγμένο υλικό επανεισάγεται σε έναν τέτοιο διαβρωμένο περιδοτίτη ονομάζεται λίπανση.
