När den berömda geofysikern J. Tuzo Wilson vid University of Toronto (U of T) cementerade koncept inom det framväxande fältet plattektonik på 1960-talet, han revolutionerade studiet av jordens fysiska egenskaper och beteenden. Decennier senare, efterföljande forskare vid U of T och Istanbuls tekniska universitet har fastställt att en serie vulkaner och en bergsplatå tvärs över centrala Turkiet inte enbart bildades av kollisionen av tektoniska plattor, men istället genom ett massivt dropp och sedan lossning av den nedre tektoniska plattan under jordens yta.

Forskarna föreslår att anledningen till att den centrala anatoliska (turkiska) platån har stigit med så mycket som en kilometer under de senaste 10 miljoner åren beror på att planetens skorpa och övre mantel - litosfären - har tjocknat och droppat under regionen. När litosfären sjönk in i den nedre manteln, det bildade först en bassäng vid ytan, som senare sprang upp när vikten nedanför bröt av och sjönk längre ner i mantelns djupare djup.

"Det verkar som om den tunga basen av den tektoniska plattan har "droppat" in i manteln, lämnar ett stort gap i plattan under Central Anatolien. Väsentligen, genom att tappa detta täta litosfäriska ankare, det har skett en guppning uppåt av hela landmassan över hundratals kilometer, " sa professor Oğuz H. Göğüş vid Eurasia Institute of Earth Sciences vid Istanbuls tekniska universitet (ITU), huvudförfattare till en studie som rapporterar resultaten publicerade i Naturkommunikation den här månaden.

Det är en ny idé där plattförkortning först klämde och vek ett bergsbälte, utlöser förtjockning och dropp av den djupa litosfären, och sedan öka höjden av större delen av centrala Turkiet. Förbryllad över närvaron av en sådan process på ett betydande avstånd från vanliga plattektoniska gränser, forskargruppen började identifiera varför, i ett område med hög uppvärmning och hög höjd, är litosfären nedanför helt borta - något som nyligen upptäcktes från seismologin.

De testade högpresterande beräkningsmodeller mot kända geologiska och geofysiska observationer av Central Anatolian Plateau, och visade att ett dropp av litosfäriskt material under ytan kan förklara de uppmätta höjdförändringarna över regionen.

"Det är en ny variant av de grundläggande begreppen plattektonik, sa professor Russell Pysklywec, ordförande för institutionen för geovetenskaper vid U of T och en av studiens medförfattare. "Det ger oss en viss inblick i sambandet mellan den långsamma cirkulationen av nästan fast sten i jordens mantel orsakad av konvektionsströmmar som transporterar värme uppåt från planetens inre, och observerade aktiv plattektonik vid ytan.

"Detta är en del av plattektonikens heliga graal - kopplar samman de två processerna för att förstå hur jordskorpan reagerar på planetens termiska mantelmotor."

Pysklywec genomförde studien med Göğüş, som tog sin doktorsexamen från U of T 2010, och forskarkollegor vid ITU inklusive professor A. M. C. Şengör, och Erkan Gün från Eurasia Institute of Earth Sciences vid Istanbul Technical Institute. Gün är nu också doktorand vid U of T, övervakas av Pysklywec. Forskningen bidrar till årtionden av banbrytande arbete inom plattektonik vid U of T, och bygger vidare på Wilsons framstående arbete.

"Tuzo Wilson är en ståtlig figur inom geofysik internationellt och den person som är mest ansvarig för att banbryta idéerna om plattektonik på 1960-talet, " sade Pysklywec. "Jag är glad att vi fortsätter hans arv inom geofysik med vårt arbete."

Medan Pysklywec noterar att det finns många platser på jorden som saknar sin litosfär nedan, han är snabb med att försäkra att ingen plats är i överhängande fara att sjunka ner i manteln eller öka uppåt över natten. "Våra resultat visar att den centrala anatoliska platån steg under en period av miljontals år. Vi pratar om mantelvätskerörelser och upplyftning i den takt som naglarna växer."

Göğüş lyfter fram kopplingarna mellan tektoniken och mänsklighetens historia och säger, "Fynden är spännande också på grund av kopplingen till den anmärkningsvärda historiska mänskliga aktiviteten i Centrala Anatolien där några av de tidigaste kända civilisationerna har funnits. Till exempel, Centrala Anatolien beskrivs som en förhöjd, torr, kalla slätten i Lykaonien i Strabos Geographika år 7 f.Kr. och till och med grottmålningar i regionen som dateras till cirka 7000 f.Kr. registrerar aktiva vulkanutbrott på platån."