Wie eine geheimnisvolle "Moho" unter der Erdkruste bildet

Ein Dichte kristalline "Regen" in Erdmantel könnte erklären, wie eine geheimnisvolle seismische Grenze bildet unter der Kruste, laut einer Studie veröffentlicht in der Zeitschrift Nature (Dez. 4) heute.

Das Modell basiert auf Felsen Beweis von vulkanischen Inseln, die in Asien und Alaska, zerschlagen bestätigt langjährige Vorstellungen über die Entstehung der Kontinente.

"Es gibt eine Menge Dinge, die ich denke, diese Studie löst und eine Menge Fragen, die bleiben," sagte Hauptautor und MIT Geologe Oliver Jagoutz.

Die seismische Grenze untersucht durch Jagoutz und Co-Autor Mark Behn, von der Woods Hole Oceanographic Institution in Woods Hole, Massachusetts, heißt die Moho nach kroatische Seismologe Andrija Mohorovicic. Im Jahre 1909 erkannte Mohorovicic, Erdbebenwellen plötzlich an einer scharf definierten Grenze beschleunigt, der ungefähr 25 Meilen (40 Kilometer) unter Kontinenten schwebt. Die Entdeckung ergab, dass Erde geteilt wurde, mit leichter Kruste und dichteren Mantel, wo die seismischen Wellen schneller gereist.

Weil die Moho so tief ist, niemand hat es je gesehen direkt, sondern Wissenschaftler gesamte Karriere erklären, warum es existiert und wie es bildet verbracht haben.

Unangebrachte Moho

Eine dauerhafte Puzzle wurde die fehlende Moho – die Grenze Abwesenheit unter Vulkaninsel Ketten, wie Japans Izu Bonin-Inseln, die erheben sich über kollidierende Kontinentalplatten. Da diese "Insel-Bogen" die Bausteine der Kontinente sind, ist die fehlende Moho ein Rätsel. Zum Beispiel der East Coast of North America hat eine klare, gestochen scharfe Moho, aber es ist auch von Partituren von vulkanischen Ketten knallte in den Kontinent Rand vor einigen 100 Millionen Jahren gesteppt. Ein weiteres Problem ist, dass die Felsen in Kontinente sind etwa 10 Prozent reicher an Kieselsäure als ozeanische Kruste, die Quelle von Magma, das vulkanische Inselketten speist. [Infografik: höchste Berg zu tiefsten Ozeangraben]

"Will man die kontinentale Kruste in Bögen zu produzieren, wir zwei Probleme haben," sagte Jagoutz LiveScience OurAmazingPlanet. "Den Felsen finden wir auf der Oberfläche der Kontinente, alle ähneln Laven, die in Subduktionszonen ausgebrochen sind, aber muss es einen Mechanismus geben, der die Schmelze von 50 bis 60 Prozent [reicher an Kieselsäure] bringt", sagte er. "Ein weiteres Problem, das wir haben ist das strukturelle Problem. Irgendwie müssen wir diese wichtige strukturelle Diskontinuität, die Moho einzuführen, das haben wir nicht in Bögen, aber wir haben in Kontinenten."

Um die Moho-Rätsel zu lösen, schob Jagoutz und Behn, die einen Weg gefunden, der Unterkruste über Fragmente des ehemaligen vulkanische Inselketten betrachten jetzt an die Oberfläche in Berg Gürtel in Pakistan und Alaska. Diese Felsen waren einst 25 bis 31 Meilen (40 bis 50 km) tief. Sie schufen eine geophysikalische Modell der Kruste basierend auf den Felsen und verglich sie mit seismischen Daten aus der heutigen Insel Bögen.

Planetare windows

Die Pakistan Felsen ähneln moderne Insel-Bogen-Einstellungen. Es gibt keine scharfen Dichte Kontrast, die eine Begrenzung der Moho produzieren würde. Die Schichten zeigen einen Dicke, durchgehende Abschnitt von Gesteinen ähnlicher Dichte, wie z.B. Gabbros, in der Tiefe der Moho. Aber in Alaska, diese Gesteine fehlen. Stattdessen in die Tiefe, wo die Moho sitzen würde, gibt es eine scharfe Dichte Zunahme die Gesteinsschichten mit Felsen namens Harzburgites und Dunites statt Gabbros.

Jagoutz denkt, dass die fehlenden dichten Felsen bieten die Ahnung, was am vulkanischer Bogen passiert.

Im Inneren der Erde, in der Unterkruste, "Rain" von dichten kristallinen Material (genannt kumuliert) fällt von der Basis der Kruste. Die Felsen sind Dichter als der zugrunde liegenden Mantel und sinken in die Erde. Dieser Prozeß, bekannt als Delamination oder Schiffbruch, schält ständig sich Stücke von der Unterkruste.

"Es ist wie Eisberge, aber das Zeug, das eigentlich Abwurf ist eigentlich Unterwasser" Jagoutz sagte.

Diese dichten Rock entfernen leichtere, reich an Kieselsäure Materialien hinterlässt – wie die Felsen in Kontinenten gefunden, sagte Jagoutz. [Granit: Fundament der Erde]

Sinken nach unten

Die Forscher glauben, die Moho beginnt zu erscheinen mit großen Veränderungen in der Vulkanismus, wie beim Schmelzen Haltestellen oder Subduktion abschaltet. Da vulkanische Inselketten über Subduktionszonen erscheinen, wo die Mantel und Releases Flüssigkeiten eine tektonische Platte versinkt, dass Trigger schmelzen, neue Magma steigt nach oben und ersetzen die fehlenden Kruste. Aber ohne neue Magma Auffüllen des kristallinen Regens, dann schließlich eine scharfe Grenze zwischen leichteres Material in der Erdkruste und dem dichten Mantel unten angezeigt.

"Wenn dies geschieht, der Mantel relativ warm bleiben für eine Weile und das Material werden weiterhin sinken wieder nach unten," sagte Jagoutz.

Geologe Suzanne Kay von der Cornell University, einer der ursprünglichen Befürworter der Erdkruste Delamination in Insel Bögen, sagte die Studie war "einen interessanten Aufsatz" aber erstreckt sich nicht auf wichtige neue Wege.

"Die Idee der Delamination in ozeanischen und kontinentalen Bögen und die Verknüpfung mit der Zusammensetzung der kontinentalen Kruste durch Delamination gibt es schon seit mehr als 20 Jahren, und andere sind auch denken, das endgültige Schicksal des Werkstoffes delaminierten" Kay sagte in einem e-Mail-Interview.

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