Die Prozesse, die aus den dichteren Basaltgesteinen des oberen Erdmantels eine kontinentale Kruste bilden, können dazu führen, dass die untere Lithosphäre dichter ist als der darunter liegende Mantel. Einer Theorie zufolge spaltet sich die untere Lithosphäre auf und versinkt in einem Prozess, der als Untergang bezeichnet wird. Es war jedoch schwierig, schlüssige Beweise für den Untergang zu finden.
Vera Schulte-Pelkum und Deborah Kilb spähten tief unter die Sierra Nevada in Kalifornien und entdeckten neue Hinweise auf einen laufenden lithosphärischen Untergang. Das Team bildete die untere Kruste und den obersten Mantel unter der Sierra Nevada mit einer Empfängerfunktionsanalyse ab, die seismische Wellen verwendet, die sich ändern, wenn sie Strukturen unter der Oberfläche durchqueren.
Sie untersuchten auch Erdbebendaten aus dem Advanced National Seismic System Comprehensive Earthquake Catalogue (ComCat). Sie fanden in der zentralen Sierra ein Seismizitätsband, in dem kleine Erdbeben (im Bereich von 1,9 bis 3,2) in ungewöhnlichen Tiefen von 40 Kilometern und mehr auftreten. Ihre Erkenntnisse sind veröffentlicht im Tagebuch Geophysikalische Forschungsbriefe.
Unterschiede in den Empfängerfunktionen entlang der Gebirgskette ließen eine ausgeprägte Schicht im Mantel erkennen, die weiter nördlich allmählich weniger ausgeprägt wird. Dies steht im Einklang mit der bestehenden Hypothese, dass ein Teil der Lithosphäre unter der südlichen Sierra vor Millionen von Jahren sank (unterging).
Eine Platte kälterer kontinentaler Lithosphäre hat auch die Fähigkeit zu reißen, anstatt sich auszudehnen und zu fließen, wie es bei heißem Material der Fall ist, das normalerweise in solchen Tiefen vorkommt. Dies erklärt den Autoren zufolge wahrscheinlich auch das Vorhandensein derart starker Erdbeben in der zentralen Sierra.
Die Forscher fanden keine Hinweise auf diese Schicht in der nördlichen Sierra, was darauf hindeutet, dass der Untergang in dieser Region noch nicht vorangeschritten ist.
Diese Arbeit steht im Einklang mit früheren Studien, die unter der Sierra einen Moho-Gradienten anstelle einer scharf definierten Kruste-Mantel-Grenze fanden. Es stimmt auch mit früheren Annahmen überein, dass es sich bei einer Anomalie des kalten Mantels unter der Great Valley-Region im Westen möglicherweise um dichte Lithosphäre handelt, die durch den Untergangsprozess verloren gegangen ist.
Dieser Hypothese zufolge findet in der Sierra seit mindestens 3 Millionen Jahren ein Untergang statt, und die Forscher gehen davon aus, dass er sich möglicherweise nach Norden ausbreitet. Diese Region liefere Hinweise auf einen Differenzierungsprozess, der in der gesamten Erdkruste abläuft, argumentieren sie.
Weitere Informationen:
Vera Schulte-Pelkum et al, Lithosphären-Gründung im Gange, abgebildet unter einem erloschenen Kontinentalbogen, Geophysikalische Forschungsbriefe (2024). DOI: 10.1029/2024GL111290
Diese Geschichte wurde mit freundlicher Genehmigung von Eos, gehostet von der American Geophysical Union, erneut veröffentlicht. Lesen Sie die Originalgeschichte Hier.