Ученые из немецкого центра полярных исследований в Бремерхафене в сотрудничестве с новосибирским геофизиком Иваном Кулаковым получили результаты, позволившие по-новому взглянуть на процесс зарождения литосферы в океане.

Результаты исследования опубликованы в престижном журнале Scientific Reports из группы Nature. Об этом рассказал соавтор статьи, заведующий лабораторией сейсмических изображений Земли НГУ и лабораторией сейсмической томографии ИНГГ СО РАН, член-корреспондент РАН Иван Кулаков.

Литосфера - верхняя оболочка Земли, включающая в себя земную кору (океаническую или континентальную) и верхний слой мантии. Литосфера не является монолитной: она разделена на отдельные постоянно движущиеся плиты.

Литосфера океанов - это сложный механизм, находящийся в постоянном движении. Образование новой литосферы происходит в районе срединно-океанических хребтов. Это сеть подводных поднятий, существующих во всех океанах нашей планеты и расположенных на границах раздвижения литосферных плит.

"Срединно-океанические хребты представляют собой громадные вулканические цепи. Раздвижение литосферных плит приводит к тому, что мантийное вещество в виде магмы непрерывно изливается на поверхность вдоль хребта. Остывая, изверженные породы образуют тонкую корочку литосферы, толщиной не более 5 км. Участки новорожденной литосферы расходится от хребта в противоположные стороны со скоростями, превышающими в некоторых местах 10 см в год. По мере удаления от места своего образования, литосфера постепенно охлаждается и становится более толстой и тяжелой. На краях океанов ее толщина может достигать 100 км. Став слишком тяжелой по прошествии десятков миллионов лет, она завершает свой путь и погружается обратно в мантию", - рассказывает Иван Кулаков.

Известно, что образование новой литосферы в срединно-океанических хребтах сопровождается активной сейсмичностью, "хрустом", который регистрируют сейсмостанции, расположенные по всему миру. Однако по удаленным приборам невозможно определять точное положение землетрясений и их глубину. Поэтому для точного определения параметров таких землетрясений требуется устанавливать сейсмостанции на дне океана непосредственно в районе хребта, что является весьма сложной технической задачей.

По словам ученого, при изучении процесса рождения новой литосферы в срединно-океанических хребтах особняком стоят так называемые ультра-медленные хребты, где скорость раздвижения дна не превышает 1,2 см в год. В отличие от "быстрых" хребтов, выход магмы здесь происходит не непрерывно вдоль линии хребта, а в отдельных центрах, где формируются громадные вулканические постройки. Несмотря на столь малые скорости сейсмическая активность вдоль таких хребтов весьма сильная: довольно часто там случаются землетрясения с магнитудой, превышающей 6 баллов. На суше в таких случаях в домах падает мебель, и появляются трещины в стенах. Но из глубины океана на поверхности воды не возникает никаких возмущений, и ни к каким последствиям для человека такие землетрясения не приводят.

Спрединг - процесс образования новой океанической литосферы в срединно-океанических хребтах за счет раздвижения океанических плит.

Самые известные зоны ультра-медленного спрединга - хребет Гаккеля в Арктике и Юго-Западный Индийский хребет, расположенный между Африкой и Антарктидой.

"Оба эти объекта весьма сложные для наблюдений из-за чрезвычайно суровых природных условий. Тем не менее, отважная команда из немецкого института полярных исследований имени Альфреда Вегенера (AWI) под руководством Веры Шлиндвайн произвела ряд уникальных экспедиций на корабле Polarstern на оба эти хребта. В южной части Индийского океана в экстремальных условиях непрекращающегося шторма они установили сейсмическую сеть на дно океана, которая успешно отработала в течение года и записала уникальный материал", - рассказывает геофизик.

Для анализа результатов аспирант центра полярных исследований Флориан Шмидт отправился в Новосибирск. В течение нескольких месяцев он осваивал методики обработки сейсмических данных, разработанные в лабораториях НГУ и ИНГГ СО РАН. В итоге совместно с Иваном Кулаковым была построена сейсмическая модель литосферы в районе работы сети на основе полученных данных.

- В срединно-океанических хребтах толщина литосферы очень мала. Поэтому считается, что очаги землетрясений располагаются в самых верхних слоях на глубинах, не превышающих нескольких километров. Каково же было наше удивление, когда после обработки нового материала с ультра-медленного хребта в Индийском океане выяснилось, что как раз в верхних нескольких километрах землетрясения практически отсутствуют! Основная сейсмичность наблюдалась ниже и распространялась до глубины 15-20 км.

- Это говорит о том, что после извержения охлаждение вещества в районе ультра-медленного хребта происходит гораздо быстрее, чем предполагалась ранее, и толщина новой океанической литосферы на оси хребта может превосходить 20 км, - говорит ученый.

Второй неожиданный вывод был связан с характером вулканической деятельности на хребте. Сейсмические станции устанавливалась вокруг крупного вулкана, который специалисты считали активным. Однако ни одного землетрясения под вулканом зарегистрировано не было. Авторы статьи объяснили этот парадокс тем, что литосфера в районе вулкана сильно прогрета и насыщена водой, что делает ее пластичной. В результате она деформируется подобно мылу, не производя землетрясений, которые обычно сопровождают вулканическую деятельность. Однако в другой точке на линии хребта, расположенной в 30 км от этого вулкана, приборы зафиксировали характерный "звук", который был очень похож на сигнал, наблюдаемый под активными вулканами, когда магма пробивает себе путь по трещинам.

На основании этих наблюдений ученые выдвинули гипотезу, что в районе ультра-медленного хребта магма может мигрировать по горизонтали на значительное расстояние. Эта миграция сопровождается множеством землетрясений и формирует новые центры раздвижения океанического дна, где происходит образование новой океанической литосферы.

- Результаты наблюдений позволили по-новому взглянуть на детали процессов, происходящих в районе ультра-медленных центров спрединга. Они сломали некоторые существующие стереотипы и потребовали пересмотра некоторых фундаментальных аспектов, касающихся формирования новой океанической литосферы, - говорит Иван Кулаков.

Источники

Как под водой образуется земля
Km.ru, 02/03/2017

Похожие новости

  • 14/03/2019

    ИНГГ СО РАН посетила делегация Германской службы академических обменов (DAAD)

    Институт нефтегазовой геологии и геофизики им. А.А. Трофимука СО РАН посетили руководитель Московского отделения DAAD д-р Андреас Хёшен и руководитель Информационного центра DAAD в НГТУ Анна Хесс. Гости ознакомились с работами Института и оценили перспективы развития международных связей.
    199
  • 21/02/2019

    ИНГГ СО РАН посетил Генеральный консул Федеративной Республики Германия в Новосибирске

    ​Генеральный консул д-р Петер Бломайер ознакомился с работами ученых Института нефтегазовой геологии и геофизики им. А.А. Трофимука СО РАН, которые ведутся в рамках российско-германского сотрудничества.
    314
  • 30/10/2018

    Ученые: в Индии вырастет новый горный хребет

    200 млн лет назад на Земле был всего один суперконтинент — Пангея. Затем она раскололась на отдельные части — прообразы современных материков. При этом Индостан, приблизившись к Евразии около 50 млн лет назад, продолжил движение и начал сминать окраины континента.
    484
  • 13/11/2017

    Ледники Антарктиды тают изнутри

    ​Специалисты Национального управления США по аэронавтике и исследованию космического пространства (НАСА) нашли причину таяния антарктических льдов, пишет The Independent. Исследователи считают, источником тепла, который растапливает ледовый панцирь на Южном полюсе Земли может быть скрывающийся подо льдом мантийный плюм (горячий поток лавы, способный пробить земную кору и вырваться на поверхность, образовав вулкан – прим.
    2262
  • 21/02/2017

    Новосибирский геолог - о загадках образования новой литосферы в океане

    ​​​Ученые из немецкого центра полярных исследований в Бремерхафене в сотрудничестве с новосибирским геофизиком Иваном Кулаковым получили результаты, позволившие по-новому взглянуть на процесс зарождения литосферы в океане.
    1545
  • 13/03/2019

    Готово ли человечество к катастрофическим извержениям вулкана?

    ​В начале января 2019 г. активизировался «проснувшийся» в прошлом году камчатский вулкан Шивелуч. Вулкан продолжает периодически «выстреливать» выбросами пепла и газа – специалисты предупреждают об опасности его выбросов для авиаперелетов, временами поднимая авиационный цветовой код до опасного «красного».
    253
  • 26/09/2018

    Ученые ИНГГ СО РАН исследуют самые опасные вулканы Камчатки

    ​​​Сотрудники Института нефтегазовой геологии и геофизики им. А.А. Трофимука СО РАН держат под контролем активные вулканы Камчатки. Их извержения могут представлять опасность для тихоокеанских воздушных трасс и Петропавловска-Камчатского.
    648
  • 05/04/2016

    В таянии ледяного покрова Гренландии виноват Исландский плюм

    Ученые нашли объяснение таянию ледяного панциря Гренландии. Геофизики связали аномальное плавления льда под центральной частью острова с влиянием исландской горячей точки. Результаты исследования опубликованы в престижном журнале Nature Geoscience.
    2545
  • 24/11/2016

    Валерий Верниковский: обсуждение «арктической» заявки в ООН может перейти на новый уровень

    ​28 ноября в ООН пройдет очередной этап рассмотрения заявки Российской Федерации на расширение континентального шельфа в Северном Ледовитом океане. Член российской делегации академик РАН Валерий Верниковский​ надеется, что обсуждение перейдет на новый уровень.
    2105
  • 16/03/2017

    Лекториум на Вертковской. Март 2017

    ​​На базе ГТРК «Новосибирск» действует Лекториум на Вертковской.Это цикл научно-популярных лекций-встреч. Каждая читается приглашённым специалистом/учёным - представителем того или иного научного направления для гостей площадки.
    1088