En figur som illustrerar hur den mellersta litosfäriska diskontinuiteten (märkt MLD) kan få kontinentens rot att lossna från kontinentalplattan (steg 1), som sedan omkörs av den oceaniska plattan (steg 2), enligt en ny studie. Upphovsman:Wang et al.
I vissa delar av havsbotten, ett tektoniskt mysterium ligger begravd djupt under jorden.
Havsbotten innehåller några av de nyaste stenarna på jorden, men under dessa unga oceaniska plattor finns stora färger av mycket äldre kontinenter som har förskjutits från sina kontinentala plattor och omkörts av de yngre, tätare oceanisk tallrik.
Forskare har förundrats över detta fenomen under en tid:hur lämnar en kontinental platta en del av sig själv?
I en ny studie publicerad i Geofysiska forskningsbrev , en tidskrift för American Geophysical Union, forskare har kopplat de förskjutna bitarna av kontinentala plattor till en svag länk i plattans lager som kallas en mittlitosfärisk diskontinuitet.
Skorpan och den övre manteln utgör litosfären, den stela, yttre delen av jorden. En mellanlitosfärisk diskontinuitet kan uppstå i detta lager, löper horisontellt genom mitten av litosfären. Det är på denna plats där det nedre lagret av en kontinent litosfär kan bryta sig loss från sig själv och förflytta sig, lämnar efter sig stora bitar av den nedre litosfären, kallas en rot, som kan bli inbäddad i den oceaniska plattan på den bakre sidan av den kontinentala plattan.
Den nya studien finner att tjockare och svagare mitten av litosfäriska diskontinuitetslager är mer benägna att lämna efter sig rötter längre från deras kontinentala ursprung, medan tunnare lager har mer styrka att hålla fast vid sina rötter när kontinentalplattorna rör sig, enligt den nya studien.
"Detta är den första mekanismen som förklarar den stora förskjutningen av kontinental litosfär som lämnas kvar under oceanisk litosfär, "sa Timothy Kusky, direktör för Center for Global Tectonics vid China University of Geosciences i Wuhan, Kina, och medförfattare till den nya studien.
Kusky liknar processen med en jordnötssmör och gelésmörgås på ett bord:smörgåsen är jordens litosfär, och bordet är astenosfären, det svaga skiktet i den övre manteln som rymmer de flesta plattförskjutningar. Jordnötssmöret och gelén är den mitten av litosfäriska diskontinuiteten som binder litosfärens två halvor.
Om någon tryckte smörgåsen över bordet, kraften från toppen skulle flytta det övre lagret av bröd, men friktionen från bordet drar i den nedre skivan bröd. När mackan rör sig, de två brödbitarna kan komma att förskjutas, och smörgåsen blir ojämn, Sa Kusky.
Ontong Java Plateau är den enskilt största oceaniska platån på jorden, ligger nordost om Australien i Stilla havet. En ny studie som modellerar hur kontinentala plattor kan lämna delar av deras kontinent bakom kan förklara ursprunget till oceaniska platåer som Ontong Java. Kredit:NOAA
Precis som mackan, när kontinentalplattan långsamt rör sig, övre litosfärens hastighet kan vara snabbare än den nedre litosfären. Om "jordnötssmör och gelé" är svagt, den övre delen av litosfären börjar överträffa sin nedre halva, lämnar den nedre litosfären bakom för att bli omkörd av den tätare oceaniska plattan.
Frågan Kusky och hans kollegor försöker svara på i den nya studien är:Kan vi modellera jordnötssmör och gelésmörgås?
Studiens författare skapade en numerisk modell av den största dokumenterade kontinentala litosfären, en kontinental rot under södra Atlanten som var kvar 1, 300 kilometer (mer än 800 miles) bakom den afrikanska kontinenten från vilken den härstammar.
Studiens författare modellerade hur mineralerna i litosfären flödar och hur snabbt kontinentalplattan skulle ha rört sig vid den tiden, för cirka 130 miljoner år sedan. Forskarna körde 225 modeller av kontinentalplattan, med hjälp av olika tjocklekar för den mellersta litosfäriska diskontinuiteten mellan 10 och 50 kilometer bred (5 till 31 miles bred) för att undersöka lagrets styrka som håller ihop de två laterala halvorna. Modellerna innehåller också en rad platthastigheter och viskositet, eller klibbighet på grund av friktion, medellitosfärisk diskontinuitet.
Modellen avslöjade att ju tjockare mitt-litosfärisk diskontinuitetszon, ju större plattförskjutningen skulle vara. En tunnare "gelé" med hög viskositet hade mindre sannolikhet att uppleva skärning från övre litosfären, eller åtminstone bara spår något bakom. Men ett tjockt mellanlitosfäriskt diskontinuitetsskikt, mer än 25 kilometer tjock (cirka 15 mil tjock), kan leda till stora förskjutningar. Över 100 miljoner år, vissa rötter kan sluta 10, 000 kilometer (6, 200 miles) från den kontinent de kom från, enligt modellerna.
I fallet med 1, 300 kilometer (800 mil) afrikansk offset, forskarna uppskattar att den mellersta litosfäriska diskontinuiteten var cirka 40 kilometer tjock och gick isär med en hastighet av 1 till 3,25 centimeter per år (cirka 0,39 till 1,28 tum).
Att förstå dessa plattförskjutningar kan hjälpa forskare att förstå hur de kontinentala bitarna av litosfären kan påverka oceaniska plattor och deras sammansättning, sa Zhensheng Wang, en geovetare vid China University of Geosciences i Wuhan, Kina, och medförfattare till den nya studien.
Ett exempel för ytterligare studier enligt denna nya modell skulle vara Ontong Java Plateau i Stilla havet, den enskilt största oceaniska platån på jorden.
"Verkligen representerar det ett nytt steg i platttektonik, "Kusky sa om den nya studien." Om vi kan förklara den mellersta litosfäriska diskontinuiteten kan vi förklara många av de gåtfulla sakerna inom oceanografi och platttektonik i allmänhet. "
Denna berättelse publiceras igen med tillstånd av AGU Blogs (http://blogs.agu.org), en gemenskap av bloggar om jord- och rymdvetenskap, värd av American Geophysical Union. Läs den ursprungliga historien här.
