En oceanisk platå har observerats för första gången i jordens nedre mantel, 800 kilometer djupt under östra Sibirien, flyttar Hawaiis födelseplats tillbaka till 100 miljoner år, säger en geofysiker från Michigan State University.

Upptäckten kom när Songqiao "Shawn" Wei, en begåvad biträdande professor i geologiska vetenskaper vid MSU:s institution för geo- och miljövetenskap, märkte något ovanligt i hans data med hjälp av banbrytande tekniker. Weis forskning kommer att publiceras den 20 november i tidskriften Vetenskap .

Jordens mantel är mestadels solid, men vid en ås i mitten av oceanen smälter den och skapar ny oceanisk skorpa mellan två tektoniska plattor som Stillahavsplattan. Vanligtvis, denna nya Stilla havets skorpa har en enhetlig tjocklek på fyra miles, sa Wei.

När plattorna fortsätter att röra sig, en het plym av fasta stenar stiger sakta i manteln och smälter den tektoniska plattan för att skapa vulkaner som Hawaiiöarna. Mantelplymen har en svampliknande form med ett brett huvud som är tusentals kilometer tvärs över och en tunn svans som bara är några hundra kilometer tvärs över.

Wei sa när detta svamphuvud når jordens yta i havet, den sträcker sig och plattar ut, medan den smälter den överordnade tektoniska plattan för att bilda en pannkaksformad 20 mil tjock oceanisk platå. Denna process fortsätter när mer av manteln når ytan och den överordnade plattan fortsätter att röra sig. Över tid, vad som återstår är en prickig stig av öar.

"I vanliga fall, du skulle se en pannkaksformad oceanisk platå skapad av svampens huvud följt av en prickad kedja av öar skapad av svampens svans, " sa Wei. "Hawaiiöarna är slutet på svansen men var är Hawaiis pannkakshuvud?"

Det finns fortfarande debatter om huruvida varje mantelplym skapar en "pannkaka" under sin tidigaste historia, och den ultimata destinationen för dessa pannkaksformade oceaniska platåer. Försöker hitta forntida oceanisk skorpa, inklusive gamla oceaniska platåer, är svårt eftersom jordskorpan kan ha subducerat eller glidit in i eller under ett havsgrav och försvunnit från jordens yta.

Även om forskare i allmänhet tror att havsskorpan är bevarad i jordens mantel efter subduktion, det är vanligtvis för tunt för att kunna observeras med konventionell teknik, såsom seismisk tomografi. Ända tills nu, detta är vad Wei trodde hände med Hawaiis "pannkaka" tills han upptäckte en överraskande signal i uppgifterna.

"Jag såg en ovanligt tjock bit av oceanisk skorpa cirka 500 miles under jordens yta, " sa han. "Tjockleken på denna bit av skorpan gjorde den urskiljbar, men det var fortfarande för tunt och för djupt för att lätt kunna hittas."

Wei och hans team sammanställde den största datamängden av en specifik typ av seismogram och genomförde stordataanalys och numeriska simuleringar på High-Performance Computing Cluster som hanteras av MSU Institute for Cyber-Enabled Research. Hans medarbetare inkluderar:Peter M. Shearer från Scripps Institute of Oceanography; Carolina Lithgow-Bertelloni och Lars Stixrude från University of California, Los Angeles; och Dongdong Tian från MSU.

Teamet kombinerade också styrkorna med seismisk tomografi, seismisk reflektion och mineralfysik. Seismisk tomografi från tidigare publicerade arbeten skapar en 3D-bild som avslöjade en vag bild av den antika Stillahavsplattan i manteln. Seismiska reflektionsresultat - kärnobservationen i detta arbete - hjälpte forskarna att hitta den tjocka skorpan på stora djup. Mineralfysik användes av teamet för att bevisa att den upptäckta signalen indikerar en bit av oceanisk platå.

Plåtrekonstruktionsmodellering hjälpte forskarna att länka den nyfunna oceaniska platån till den hawaiianska "pannkakan" som skapades under bildandet av Hawaii hotspot för ungefär 100 miljoner år sedan.

En hypotes är att Hawaii "pannkakan" gick sönder i två delar.

En del var en del av Izanagi-plattan som försvann i Aleuterna och försvann för cirka 70-80 miljoner år sedan. Den andra biten var en del av Stillahavsplattan och efter att den gick in i Kamchatka-graven för 20-30 miljoner år sedan, den tunga oceaniska skorpan sjönk djupt in i jordens mantel senare tills Wei och hans team upptäckte den.

Denna upptäckt ger inte bara ledtrådar om Hawaiis tidiga historia, men belyser också utvecklingen av andra hotspots, havsberg och oceaniska plattor.Forskarna planerar att använda denna nya teknik som kombinerar seismisk tomografi, seismisk reflektion och mineralfysik för att hitta andra "saknade pannkakor" och att fortsätta leta efter bevis på äldre bitar av jordens oceaniska skorpa i den djupa jorden.