Глубоко в мантии Земли произошло землетрясение: ученые считали, что это невозможно

На такой глубине сейсмологи не ожидали зафиксировать землетрясения, ведь считалось, что они там не могут произойти. Это потому, что под экстремальным давлением порода с большей вероятностью деформируется, чем сломается с внезапным высвобождением энергии. Но новое исследование доказывает, что подобные землетрясения могут существовать глубоко в мантии Земли, сообщает Sciencealert.

"Минералы не всегда ведут себя так, как мы от них ожидаем", — говорит Памела Бернли из Университета Невады в Лас-Вегасе. "Даже под давлением, когда они должны перейти в другие, менее подверженные землетрясениям состояния, они могут оставаться в старых конфигурациях".

Глубокое землетрясение

Самым глубоким зафиксированным землетрясением был незначительный толчок после землетрясения силой 7,9 баллов на острове Бонин возле берегов Японии. Землетрясение было небольшим, и его нельзя было почувствовать на поверхности, поэтому потребовались чувствительные приборы, чтобы его обнаружить.

В основном землетрясения происходят на глубине до 100 км под поверхностью. В верхней части земной коры на глубине до 20 км породы холодные и хрупкие. По словам Бернли, когда эти породы подвергаются давлению, они могут лишь немного деформироваться, прежде чем сломаться, высвобождая энергию, как спиральная пружина. Глубже в коре и в нижней мантии породы более горячие и находятся под более высоким давлением, что делает их менее склонными к разрушению. Но на такой глубине землетрясения могут произойти.

Минерал оливин

Возможно это связано с тем, как минералы на такой глубине ведут себя под давлением. Большая часть мантии планеты состоит из минерала оливин. Примерно на глубине в 400 км из-за давления атомы оливина перестраиваются в другую структуру — минерал вадслеит. Еще на 100 км глубже вадслеит снова перестраивается в рингвудит. А примерно на глубине 680 км в глубине мантии рингвудит распадается на два минерала: бриджманит и периклаз.

Геофизики не могут напрямую исследовать Землю так глубоко, но они могут видеть с помощью приборов и проводя лабораторные опыты, признаки этих изменений, глядя на вибрации, вызванные сильными землетрясениями. По мере того, как оливин превращается в разные модификации, он с большей вероятностью деформируется и с меньшей вероятностью ломается, вызывая землетрясения.

Новое исследование

Но в новом исследовании ученые обнаружили, что в некоторых условиях, оливин может пропустить фазу вадслеита и сразу перейти к рингвудиту. И прямо при переходе от оливина к рингвудиту при достаточном давлении минерал может сломаться, а не деформироваться.

Бернли считает, что наиболее вероятным объяснением глубокого землетрясения будет необычное поведение минералов. По ее словам, континентальная кора, которая опускается к центру Земли, намного холоднее, чем окружающие материалы, а это означает, что минералы в этой области могут быть недостаточно теплыми, чтобы завершить фазовые изменения, которые они должны совершить при заданном давлении.

Оливин может находиться под достаточным давлением, чтобы превратиться в нехрупкую фазу, но если он слишком холодный, например, из-за гигантской плиты холодной континентальной коры вокруг него, то он может остаться оливином. Это могло бы объяснить, почему землетрясение могло возникнуть в нижних слоях земной коры: просто там не так жарко, как ожидают ученые. Но по словам ученых, такое землетрясение является очень редким явлением.