Versteckte Magmaschichten könnten die geologische Gestalt unseres Planeten beeinflussen.
Wissenschaftler haben eine flüssige Gesteinsschicht im Erdmantel entdeckt, die möglicherweise für die Gleitbewegungen der massiven tektonischen Platten des Planeten verantwortlich ist.
Das Ergebnis könnte weitreichende Implikationen haben, angefangen beim Verständnis der grundlegenden geologischen Funktionen des Planeten bis hin zu neuen Einsichten in Vulkanismus und Erdbeben.
Meeresforscher holen einen erfolgreich geborgenen elektromagnetischen Meeresempfänger ein. Bildnachweis: Kerry Key
Die Forschung wurde von der National Science Foundation (NSF) finanziert und wird in der dieswöchigen Ausgabe der Zeitschrift Nature von Samer Naif, Kerry Key und Steven Constable von der Scripps Institution of Oceanography (SIO) sowie Rob Evans of the Woods berichtet Hole Oceanographic Institution.
"Dieses neue Image trägt wesentlich zu unserem Verständnis der Rolle bei, die Flüssigkeiten, sowohl Meerwasser als auch unterirdische Schmelzen, bei der Steuerung tektonischer und vulkanischer Prozesse spielen", sagte Bil Haq, Programmdirektor der NSF-Abteilung für Ozeanwissenschaften, die die Arbeit über die NSF finanzierte Direktion für das Programm MARGINS (jetzt GeoPRISMS) der Geowissenschaften.
Die Wissenschaftler entdeckten die Magmaschicht am mittelamerikanischen Graben vor Nicaraguas Küste.
Karte der Untersuchungsregion, in der die Forschung durchgeführt wurde. Bildnachweis: Scripps Institution of Oceanography
Mithilfe der am SIO entwickelten elektromagnetischen Bildgebungstechnologie für den Meeresboden bildeten die Wissenschaftler eine 25 Kilometer dicke Schicht aus teilweise geschmolzenem Mantelgestein unterhalb des Randes der Cocos-Platte ab, wo sie sich unter Mittelamerika bewegt.
Die neuen Bilder von Magma wurden während einer Expedition 2010 auf dem Forschungsschiff Melville aufgenommen.
Nachdem die Wissenschaftler eine Vielzahl von Meeresbodeninstrumenten eingesetzt hatten, die natürliche elektromagnetische Signale aufzeichneten, um Merkmale der Kruste und des Mantels abzubilden, stellten sie fest, dass sie Magma an einem überraschenden Ort gefunden hatten.
"Das war völlig unerwartet", sagte Key. "Wir haben versucht, eine Vorstellung davon zu bekommen, wie Flüssigkeiten mit der Plattensubduktion interagieren, aber wir haben eine Schmelzschicht entdeckt, die wir nicht erwartet hatten."
Seit Jahrzehnten diskutieren Wissenschaftler über die Kräfte, die es den tektonischen Platten des Planeten ermöglichen, über den Erdmantel zu gleiten.
Ein orangefarbener Bereich, der von einer gestrichelten Linie umschlossen ist, kennzeichnet die kürzlich entdeckte Magmaschicht. Bildnachweis: Scripps Institution of Oceanography
Studien haben gezeigt, dass gelöstes Wasser in Mantelmineralien zu einem duktileren Mantel führt, der die Bewegungen der tektonischen Platten erleichtert, aber für viele Jahre fehlten klare Bilder und Daten, die erforderlich waren, um diese Idee zu bestätigen oder zu leugnen.
"Unsere Daten sagen uns, dass Wasser die Merkmale, die wir sehen, nicht aufnehmen kann", sagte Naif. „Die Informationen aus den neuen Bildern bestätigen die Vorstellung, dass sich im oberen Mantel etwas Schmelze befinden muss. Das ist es, was dieses duktile Verhalten für das Gleiten von Platten erzeugt. "
Die in der Studie verwendete elektromagnetische Meerestechnologie wurde von Charles „Chip“ Cox, einem emeritierten Ozeanographen bei SIO, entwickelt und in den letzten Jahren von Constable und Key weiterentwickelt.
Sie haben mit der Energiewirtschaft zusammengearbeitet, um diese Technologie auf die Kartierung von Offshore-Öl- und Gaslagerstätten anzuwenden.
Die Forscher sagen, dass ihre Ergebnisse den Geologen helfen werden, die Struktur der tektonischen Plattengrenze und die Auswirkungen auf Erdbeben und Vulkanismus besser zu verstehen.
"Eine der längerfristigen Implikationen unserer Ergebnisse ist, dass wir mehr über die Plattengrenze wissen, was zu einem besseren Verständnis von Erdbeben führen könnte", sagte Key.
Die Forscher versuchen nun, die Quelle, die das Magma liefert, in der neu entdeckten Schicht zu finden.
Das Seafloor Electromagnetic Methods Consortium am SIO unterstützte die Forschung ebenfalls.
Über NSF