Новое научное исследование предоставило первый детальный обзор недр Земли непосредственно под Восточно-Индийским кратоном — древним фрагментом земной коры, который сохранялся стабильно более трех миллиардов лет. Используя сеть из 16 широкополосных сейсмических станций, расположенных в штатах Одиша и Джаркханд, доктор Прантик Мандал из CSIR-National Geophysical Research Institute (CSIR-NGRI) в Хайдарабаде картировал загадочную область, известную как Зона перехода мантии (MTZ).
Результаты показали, что этот глубоко залегающий слой имеет толщину около 235 километров и содержит свидетельства наличия древней воды и переработанных океанических отложений, предлагая редкое представление о внутренних процессах нашей планеты.
Зона перехода мантии функционирует как ключевой проход между верхней и нижней мантией Земли, располагаясь примерно на глубине от 410 до 660 километров. Для изучения этих глубин Прантик применил метод визуализации с помощью P-приемника, который схож с медицинским ультразвуковым исследованием. При возникновении землетрясений в других частях мира, сейсмические волны проходят через недра Земли. Когда эти волны достигают основных границ, таких как верхняя или нижняя граница переходной зоны, они изменяют свою скорость и направление.
Зафиксировав 666 таких преобразований волн, Прантик смог рассчитать глубину и состав структур под Восточно-Индийским кратоном с беспрецедентной точностью. На глубинах ниже верхней мантии огромное давление и температура вызывают изменения в распространенных элементах и соединениях. На отметке в 410 километров минерал оливин трансформируется в более плотную форму, называемую вадслейтом, а на 660 километрах он снова меняется в бриджманит. Скорость сейсмических волн резко меняется в этих точках, создавая разрывы.
Исследование обнаружило, что хотя толщина MTZ под Восточной Индией близка к среднемировому показателю, непосредственно над этими границами находятся значительные слои низкой скорости. Эти слои действуют как замедлители, снижая скорость сейсмических волн, что убедительно указывает либо на наличие частично расплавленной породы, либо на минералы, насыщенные водой.
С геологической точки зрения, полученные данные представляют собой капсулу времени. Исследование предполагает, что зона перехода под Индией содержит от 0,1 до 0,3 процента воды по весу. Хотя это может показаться небольшим количеством, на таких глубинах и в таких масштабах это представляет собой огромный резервуар летучих веществ. Эта влага, вероятно, проникла в недра Земли во время формирования суперконтинента Гондвана примерно 550 миллионов лет назад, или же более недавно во время продолжающегося столкновения Индии и Азии, которое привело к образованию Гималаев.
Кроме того, свидетельства застойного материала на дне зоны указывают на то, что остатки древних океанических дн, погруженные миллионы лет назад, в настоящее время накапливаются под Индийской плитой. Благодаря использованию более плотной сети сейсмографов специально в регионе Сингбхум-Одиша, данное исследование впервые предоставило детальные ограничения на глубокую структуру Восточно-Индийского кратона. Это позволило сместить научную дискуссию от общих предположений к конкретным измерениям вариаций температуры и химии мантии в разных частях страны.
Тем не менее, исследование также подчеркивает присущие трудности наблюдения сквозь сотни километров твердой породы. Прантик отмечает, что, хотя слои низкой скорости являются убедительным объяснением данных, они еще не являются абсолютной истиной. Падения сейсмической скорости также могут быть объяснены выравниванием минералов в породе, явлением, известным как анизотропия, или потенциально артефактами, созданными в ходе сложной математической обработки сейсмических сигналов. Чтобы подтвердить, является ли это действительно глубоководным резервуаром воды, ученым потребуется провести дополнительные исследования с использованием других методов, например, магнитотеллурического метода, который измеряет электрическую проводимость Земли.
Данная работа способствует пониманию долгосрочной устойчивости и эволюции суши, на которой мы живем. Кратоны, подобные Восточно-Индийскому, служат опорами континентов. Понимание их глубоко укорененной структуры помогает геологам прогнозировать реакцию континента на тектонические напряжения и определять места возникновения сейсмической активности. Более того, изучение глобального водного цикла Земли критически важно для понимания долгосрочного климата и обитаемости нашей планеты, поскольку движение воды между поверхностью и глубокой мантией регулирует все — от вулканической активности до формирования атмосферы. Картографируя глубокие основания суши, ученые помогают понять древние силы, сформировавшие землю под нашими ногами, и процессы, которые продолжают ее поддерживать.

