Jeofizikçiler gizemli derin sismik sinyalleri deşifre ediyor

Jeofizikçiler, PKP öncülleri olarak adlandırılan sismik dalgalar ile Dünya’nın mantosundaki anormallikler arasında bir bağlantı keşfettiler.

Yeni bir çalışma, bilim adamlarını yıllardır şaşırtan önceki PKP sismik sinyallerinin, Kuzey Amerika ve batı Pasifik Okyanusu’nun derinliklerinde bulunan son derece düşük hızlı bölgelerden kaynaklandığını ortaya koyuyor. Utah Üniversitesi araştırmacıları tarafından yapılan bu bulgular, bu bölgeleri sıcak volkanlar gibi önemli jeolojik özelliklerle ilişkilendiriyor ve bunların kökenlerini çekirdek-manto sınırına kadar takip etmek için gelişmiş sismik teknikler kullanıyor.

PKP’ye giriş ve sismik bulmacalar

Keşfedilmelerinden bu yana geçen on yıllar boyunca, PKP öncülleri olarak bilinen sismik sinyaller, bilim insanları için bir zorluk haline geldi. Dünyanın alt mantosunun bölgeleri, farklı hızlarda PKP dalgaları şeklinde yüzeye dönen sismik dalgaları dağıtır.

Dünyanın çekirdeği boyunca ilerleyen ana sismik dalgalardan önce gelen önceki sinyallerin kökeni belirsizliğini koruyor ancak Utah Üniversitesi’ndeki jeofizikçiler tarafından yürütülen araştırmalar, bu gizemli sismik enerjiye yeni bir ışık tuttu.

10 Ağustos’ta yayınlanan araştırmaya göre, PKP’nin ataları Kuzey Amerika ve Batı Pasifik Okyanusu’nun derinliklerindeki yerlerden yayılıyor gibi görünüyor ve sismik dalgaların önemli ölçüde yavaşladığı mantodaki ince katmanlar olan “aşırı düşük hız bölgeleri” ile ilişkili olabilir. içinde AGÜ GelişmeleriAmerikan Jeofizik Birliği’nin amiral gemisi dergisi.

PKP atalarını jeolojik özelliklere bağlamak

Utah Üniversitesi’nde jeoloji ve jeofizik doçenti olan başyazar Michael Thorne, “Bunlar gezegende şimdiye kadar keşfedilen en uç özelliklerden bazıları” dedi ve şöyle devam etti: “Ne olduklarını gerçekten bilmiyoruz ama yaptığımız bir şey var. Sıcak volkanların altında birikiyor gibi göründükleri biliniyor.” “Görünen o ki, sıcak volkanlara yol açan tüm manto tüylerinin kökü olabilirler.”

Bu tüyler Yellowstone Milli Parkı, Hawaii Adaları, Samoa, İzlanda ve Galapagos Adaları’nda gözlemlenen volkanik aktiviteden sorumludur.

Thorne, “Bu çok büyük volkanların yüz milyonlarca yıldır aşağı yukarı aynı yerde durduğu anlaşılıyor” dedi. Önceki çalışmasında aynı zamanda dünyanın bilinen en büyük aşırı düşük hız bölgelerinden birini de keşfetmişti.

Thorne, “Bölge, Samoa adasının hemen altında yer alıyor ve Samoa, en büyük sıcak yanardağlardan biri” dedi.

Sismik dalga analizindeki gelişmeler

Neredeyse bir yüzyıl boyunca jeologlar Dünya’nın içini keşfetmek için sismik dalgaları kullandılar ve başka türlü mümkün olamayacak birçok keşif yaptılar. Örneğin, Utah Üniversitesi’ndeki diğer araştırmacılar, Dünya’nın katı iç çekirdeğinin yapısını tanımladılar ve sismik dalgaları analiz ederek hareketini izlediler.

Bir deprem Dünya’nın yüzeyini salladığında, sismik dalgalar mantoyu, yani Dünya’nın kabuğu ile mineral çekirdeği arasındaki 2.900 km kalınlığındaki dinamik sıcak kaya tabakasını delip geçer. Thorne’un ekibi, mantodaki fiziksel bileşimde değişikliklere neden olan düzensiz özelliklerden geçerken “dağılan” dalgalarla ilgileniyor. Bu dağınık dalgaların bazıları PKP’nin öncüsü haline geliyor.

Thorne, özellikle dalgalar Dünya’nın sıvı dış çekirdeğinden geçmeden önce ve sonra olmak üzere Dünya’nın mantosu boyunca iki kez seyahat ettiğinden, bu saçılmanın tam olarak nerede meydana geldiğini belirlemeye çalıştı. Mantodaki bu ikili yolculuk nedeniyle, önceki dalgaların ışın yolunun kaynak tarafından mı yoksa alıcı tarafından mı kaynaklandığını ayırt etmek neredeyse imkansız hale geldi.

Sismolojide yenilikçi araştırma teknikleri

Thorne’un araştırma görevlisi profesör Surya Patchai’yi de içeren ekibi, daha önce gözlemlenmemiş önemli etkileri ortaya çıkarmak amacıyla dalga formlarını modellemek için bir yöntem tasarladı.

Gelişmiş deprem topluluğu yöntemini ve deprem simülasyonlarından elde edilen yeni teorik gözlemleri kullanan araştırmacılar, Yeni Gine çevresinde meydana gelen ve gezegenden geçtikten sonra Kuzey Amerika’da kaydedilen 58 depreme ilişkin verileri analiz edebildiler.

Thorne, “Dünya yüzeyindeki herhangi bir yere sanal alıcılar yerleştirebiliyorum ve bu bana o konumdaki depremin sismogramının nasıl görünmesi gerektiğini gösteriyor. Ve bunu elimizdeki gerçek kayıtlarla karşılaştırabiliriz” dedi. Artık bu enerjinin nereden geldiğini tahmin edebiliyoruz.”

Yeni yöntemleri, sıvı metalin dış çekirdeği ile çekirdek-manto sınırı olarak bilinen, Dünya yüzeyinin 2.900 kilometre altında bulunan manto arasındaki sınır boyunca saçılmanın nerede meydana geldiğini belirlemelerine olanak sağladı.

Çekirdek-manto etkileşimleri ve çok alçakta bulunan kayalık alanlar

Bulgular, PKP’nin atalarının son derece düşük hız bölgelerine ev sahipliği yapan bölgelerden gelmiş olabileceğini gösteriyor. Thorne, yalnızca 20 ila 40 kilometre kalınlığındaki bu katmanların, okyanus kabuğundaki çekirdek ve manto arasındaki sınırla dalan tektonik plakaların çarpıştığı yerde oluştuğundan şüpheleniyor.

Thorne, “Şu anda bulduğumuz şey, çok düşük hıza sahip bu bölgelerin sadece sıcak noktaların altında bulunmadığıdır. Kuzey Amerika’nın altındaki çekirdek-manto sınırı boyunca yayılmışlardır.” dedi. “Gerçekten çok düşük hıza sahip bu bölgeler aktif olarak üretiliyor gibi görünüyor. Nasıl olduğunu bilmiyoruz. Ancak onları batmaya yakın gördüğümüz için zaten atmosferde olduklarını düşünüyoruz.” Okyanus ortası bazalt “Bu malzeme eriyor ve bu şekilde oluşuyor. Daha sonra dinamikler bu malzemeyi zemine doğru itiyor ve sonunda sıcak noktaların altında birikiyor.”

Dinamikler bu nesneleri Dünya boyunca itiyor ve sonunda Thorne’a göre Pasifik Okyanusu ve Afrika’nın altındaki bileşimsel olarak farklı kıtasal özellikler olan büyük düşük hızlı bölgelerin sınırlarına karşı birikecekler.

“Sıcak noktalar altında da birikebilir, ancak bu çok düşük emisyonlu alanların aynı süreç tarafından üretilip üretilmediği belli değil” dedi. Böyle bir sürecin sonuçlarını belirlemek için gelecekteki araştırmaları beklememiz gerekecek.

Referans: Michael S. Thorne, Surya Patchai, Mingming Li, Jamie Ward ve Sebastian Rust tarafından yazılan “Kuzey Amerika ve Batı Pasifik Okyanusu’nun altında PKP dağılımının kaynağı olarak son derece düşük hızlı bölgelerin araştırılması: Okyanus kabuğunun dalmasıyla olası bağlantılar”, 10 Ağustos 2024, AGÜ Gelişmeleri.
DOI: 10.1029/2024AV001265

Ulusal Bilim Vakfı tarafından finanse edilen araştırma, Birleşik Krallık’taki Arizona Eyalet Üniversitesi ve Leeds Üniversitesi’ndeki jeologlarla işbirliği içinde yürütüldü.