Đất

Lớp ngoài cùng của Trái Đất là lớp vỏ, sau đó là lớp phủ, lõi ngoài và lõi trong. Đại dương và các lục địa nằm trên 15 khối lớn có thể dịch chuyển gọi là mảng kiến tạo, tạo thành phần dưới lớp vỏ và phần trên lớp phủ. Lớp đá nóng chảy mới xác định nằm ở độ sâu 161 km bên dưới bề mặt Trái Đất. Lớp này là một phần của quyển mềm, nằm bên dưới mảng kiến tạo. Quyển mềm tồn tại như một lớp đá cứng nhưng dẻo, có thể khiến mảng kiến tạo xê dịch. Phát hiện công bố hôm 6/2 trên tạp chí Nature Geoscience có thể giúp các nhà nghiên cứu hiểu rõ hơn chuyển động của mảng kiến tạo Trái Đất, vốn không chỉ tạo ra những dãy núi và động đất, mà còn góp phần hình thành môi trường với điều kiện hóa học và vật lý phù hợp để hỗ trợ sự sống.

Từ lâu giới nghiên cứu băn khoăn về những yếu tố khiến quyển mềm dẻo như vậy và suy đoán đá nóng chảy có thể nằm trong số đó. Ngay cả khi phần lớn cấu trúc bên trong Trái Đất đều rắn, đá có thể dịch chuyển chậm rãi theo thời gian. Junlin Hua, nghiên cứu sinh sau tiến sĩ ở Trường Địa khoa học Jackson ở Đại học Texas tại Austin, phát hiện dấu hiệu của đá nóng chảy một phần khi nghiên cứu hình ảnh địa chấn của lớp phủ Trái Đất nằm bên dưới Thổ Nhĩ Kỳ. Ông bắt đầu nghiên cứu vào năm 2020 khi còn là nghiên cứu sinh sau tiến sĩ ở Đại học Brown.

Trước đây, giới khoa học từng phát hiện một số phần của lớp đá này và cho rằng đó là vật dị thường, nhưng Hua và cộng sự tìm thấy bằng chứng về sự tồn tại rộng hơn của nó. Nhóm nghiên cứu xác nhận quyển mềm bao gồm cả đá rắn và đá nóng chảy. Mặc dù loại đá sau chỉ nóng chảy một phần, nó không góp phần gây ra chuyển động của mảng kiến tạo hay khiến mảng kiến tạo dễ dịch chuyển hơn.

Ở lớp phủ, quá trình đối lưu (trao đổi nhiệt) diễn ra khi vật liệu nóng ít đặc hơn dâng lên và vật liệu lạnh đặc hơn chìm xuống. Nhóm nghiên cứu cho rằng sự tồn tại của đá rắn và quá trình đối lưu góp phần vào chuyển động của mảng kiến tạo. Thách thức chính khi nghiên cứu các lớp bên trong của Trái Đất là thu thập dữ liệu bởi phần lớn chỉ có thể lấy ở bề mặt, rất khó lấy mẫu vật trực tiếp cấu trúc bên trong Trái Đất. Do đó, các nhà khoa học sử dụng sóng địa chấn tạo bởi động đất di chuyển trong lòng Trái Đất để nghiên cứu những lớp bên trong, tương tự ảnh chụp cắt lớp ở bệnh viện.

Hua và cộng sự thu thập hơn 700 ảnh lấy từ máy dò địa chấn trên khắp thế giới và tạo ra bản đồ quyển mềm trên toàn cầu. Bằng cách phân tích dữ liệu, nhóm nghiên cứu có thể thấy cách sóng địa chấn di chuyển qua các vật liệu khác nhau bên dưới vỏ Trái Đất, bao gồm thay đổi ở tốc độ, phương hướng và thời gian đến điểm đặt máy dò. Sự tồn tại của lớp đá nóng chảy một phần khiến sóng địa chấn di chuyển chậm hơn. Dữ liệu địa chấn hé lộ đá nóng chảy xuất hiện ở các khu vực nơi quyển mềm đạt nhiệt độ cao nhất là khoảng 1.450 độ C.

Tây Ban Nha thường gặp những trận động đất sâu khác thường. Nghiên cứu mới công bố trên tạp chí The Seismic Record chỉ ra nguyên nhân có thể liên quan tới mảng kiến tạo bị lật ngược, Science Alert hôm 29/2 đưa tin. Từ năm 1954, có 5 trận động đất lớn ở gần nhau với độ sâu hơn 600 km bên dưới thành phố Granada của Tây Ban Nha, theo nhà địa chất học Daoyuan Sun đến từ Đại học Khoa học Công nghệ Trung Quốc và Meghan Miller ở Đại học Quốc gia Australia. Động đất ở độ sâu lớn như vậy thường đi kèm dư chấn mạnh. Nhưng khi Sun và Miller kiểm tra dữ liệu địa chấn từ trận động đất năm 2010 ở Tây Ban Nha, họ không tìm thấy dư chấn.

Khi hai mảng kiến tạo đâm vào nhau, chúng thường bị xê dịch khiến một mảng trượt xuống bên dưới mảng còn lại trong quá trình mang tên hút chìm. Đôi khi, va chạm này phá hủy phần chìm xuống của mảng kiến tạo, đẩy lớp vỏ lên để tạo núi, kết hợp hai mảng kiến tạo thành một. Trong những trường hợp khác, hai mảng kiến tạo vẫn tách biệt và xếp chồng lên nhau, cuối cùng một mảng dần chìm sâu vào lớp phủ của Trái Đất. Đây là những gì xảy ra ở ranh giới giữa mảng kiến tạo châu Phi và Á Âu, khi đáy Địa Trung Hải dần chìm xuống bên dưới châu Âu.

Mảng bị hút chìm hình thành magie silicat chứa nước ở lớp trên cùng của nó khi tiếp xúc với nước đại dương. Trong quá trình mảng kiến tạo chìm xuống, hợp chất silicat bị mất nước và trở nên giòn hơn, dễ bị ảnh hưởng bởi động đất và làm sóng địa chấn di chuyển chậm lại theo cách mà các nhà địa chấn học có thể phát hiện. Sóng địa chấn trong trận động đất Granada năm 2010 kéo dài lâu khác thường và có thêm pha hoạt động ở cuối. Điều này có thể được giải thích bởi sóng địa chấn di chuyển chậm hơn ở đáy mảng Alboran thay vì ở bên trên.

“Một lượng nước lớn được đưa tới vùng chuyển tiếp sang lớp phủ, chứng tỏ mảng kiến tạo tương đối lạnh”, Sun giải thích. “Trong điều kiện đáy biển ở phía tây Địa Trung Hải có niên đại tương đối trẻ, để mảng đó vẫn lạnh, tốc độ hút chìm phải khá nhanh, vào khoảng 70 milimet/năm”.

Dường như tốc độ chìm nhanh của mảng kiến tạo khiến vỏ Trái Đất ở khu vực này bị lật, kèm theo một túi nước. Quá trình lật ngược diễn ra khi trọng lực kéo mảng kiến tạo lộn xuống theo phương thẳng đứng. Nghiên cứu mới kết luận mảng vỏ bị lật hoàn toàn, khiến phần có hợp chất silicate úp xuống, dẫn đến cấu trúc mảng kiến tạo trong vùng có độ phức tạp kỳ lạ và những trận động đất ở độ sâu hơn 600 km.

Nguồn Internet

Mảng kiến tạo thất lạc từ lâu từng nằm dưới Biển Đông được tái phát hiện 20 triệu năm sau khi biến mất. Pontus chỉ được biết tới từ vài mẩu đá trên những ngọn núi ở Borneo và tàn tích mảng đá khổng lồ được phát hiện ở sâu bên trong lớp phủ của Trái Đất. Nó từng rộng bằng 1/4 diện tích Thái Bình Dương. Các nhà khoa học đặt tên cho nó là mảng Pontus bởi ở thời điểm tồn tại, nó nằm dưới đại dương cùng tên, Space hôm 16/10 đưa tin.

Suzanna van de Lagemaat, nghiên cứu sinh tiến sĩ ở Đại học Utrecht ở Hà Lan, và cộng sự ban đầu nghiên cứu mảng Thái Bình Dương ở bên dưới đại dương này. Mảng kiến tạo thường xuyên dịch chuyển so với nhau, và lớp vỏ ở mảng kiến tạo dưới biển đặc hơn so với mảng lục địa, vì vậy, chúng bị đẩy xuống bên dưới mảng lục địa trong quá trình mang tên hút chìm và biến mất. Tuy nhiên, đôi khi, đá từ mảng thất lạc lẫn vào vận động tạo núi. Chúng có thể hé lộ vị trí và quá trình hình thành mảng kiến tạo cổ đại.

Nhóm nghiên cứu nỗ lực tìm kiếm một trong những mảng kiến tạo thất lạc cổ đại có tên gọi là mảng Phoenix trong công tác thực địa ở Borneo. Các nhà khoa học có thể xem xét đặc điểm từ của đá nhằm tìm hiểu chúng ra đời khi nào và ở đâu. Từ trường bao quanh Trái Đất được ghi lại trong đá và thay đổi theo vĩ độ. Nhưng nhóm nghiên cứu phát hiện điều kỳ lạ khi phân tích đá thu thập ở Borneo, đó là vĩ độ không khớp với dữ liệu họ thu được từ mảng kiến tạo khác đã biết.

Để khám phá bí ẩn, Lagemaat sử dụng mô hình máy tính để tìm hiểu địa chất khu vực trong 160 triệu năm qua. Quá trình phục dựng mảng kiến tạo cho thấy nằm bên dưới đại dương ngăn cách giữa Borneo và Biển Đông ngày nay không phải mảng kiến tạo cổ đại Izanagi mà là một mảng mới chưa từng biết. Lagemaat và cộng sự gọi đó là mảng Pontus.

Quá trình phục dựng công bố trên tạp chí Gondwana Research cho thấy mảng Pontus hình thành ít nhất 160 triệu năm trước nhưng có thể lâu đời hơn. Nó từng có kích thước khổng lồ nhưng thu nhỏ dần, cuối cùng bị đẩy xuống dưới mảng Australia và biến mất cách đây 20 triệu năm. Tàn tích của nó là một mảng vỏ khổng lồ ở lớp giữa của Trái Đất.