Зарегистрировано самое глубокое из когда-либо обнаруженных землетрясений

Эта глубина помещает землетрясение в нижнюю мантию, где сейсмологи ожидали, что  землетрясения  будут невозможны. Это потому, что под экстремальным давлением камни с большей вероятностью изгибаются и деформируются, чем ломаются при внезапном высвобождении энергии. Но минералы не всегда ведут себя так, как ожидалось, сказала Памела Бернли, профессор геоматериалов из Университета Невады в Лас-Вегасе, которая не принимала участия в исследовании. Даже при давлениях, когда они должны переходить в другие, менее подверженные землетрясениям состояния, они могут оставаться в старых конфигурациях.

“То, что они должны измениться, не означает, что они будут“, - сказала Бернли. Таким образом, землетрясение может показать, что границы внутри Земли более нечеткие, чем им часто приписывают. Землетрясение, о котором впервые было сообщено в июне в журнале Geophysical Research Letters, было незначительным толчком к землетрясению силой 7,9 балла, которое потрясло острова Бонин у материковой части Японии в 2015 году.

По словам Джона Видейла, сейсмолога из Университета Южной Калифорнии, который не принимал участия в исследовании, этот массив является самой мощной системой для обнаружения землетрясений в настоящее время. Землетрясение было небольшим, и его нельзя было почувствовать на поверхности, поэтому для его обнаружения потребовались чувствительные инструменты.

Глубина землетрясения еще должна быть подтверждена другими исследователями, сказал Видейла, но результаты выглядят надежными. “Они проделали хорошую работу, поэтому я склонен думать, что это, вероятно, правильно“, - сказал Видейла.

По словам Бернли, эти землетрясения долгое время были загадочными. Поры в скалах, которые удерживают воду, были закрыты, поэтому жидкости больше не являются спусковым крючком.

“На такой глубине мы думаем, что вся вода должна быть отогнана, и мы определенно очень-очень далеко от того места, где мы наблюдали бы классическое хрупкое поведение“, - сказала она. “Это всегда было дилеммой“.

Проблема с землетрясениями глубиной более 500 км связана с тем, как минералы ведут себя под давлением. Большая часть мантии планеты состоит из минерала оливина, который является блестящим и зеленым. Примерно в 500 км вниз из-за давления атомы оливина   перестроились в другую структуру - голубоватый минерал, называемый вадслеитом. Еще на 100 км глубже вадслеит снова перестраивается в рингвудит. Наконец, на глубине около 680 км в глубине мантии рингвудит распадается на два минерала: бриджманит и периклаз.

Конечно, геофизики не могут напрямую исследовать Землю так далеко, но они могут использовать лабораторное оборудование для воссоздания экстремальных давлений и создания этих изменений на поверхности. А поскольку сейсмические волны по-разному проходят через разные минеральные фазы, геофизики могут видеть признаки этих изменений, глядя на вибрации, вызванные сильными землетрясениями.

Этот последний переход отмечает конец верхней мантии и начало нижней мантии. В этих минеральных фазах важно не их названия, а то, что каждая ведет себя по-своему. По словам Бернли, это похоже на графит и алмазы.

Оба сделаны из углерода, но в разном исполнении. Графит - это форма, которая устойчива на поверхности Земли, а алмазы - это форма, которая устойчива глубоко в мантии. И оба ведут себя по-разному: графит мягкий, серый и скользкий, а бриллианты чрезвычайно твердые и прозрачные.

По мере того, как оливин превращается в фразы с более высоким давлением, он с большей вероятностью изгибается и с меньшей вероятностью ломается, вызывая землетрясения.

Геологи были озадачены землетрясениями в верхней мантии до 1980-х годов, и до сих пор не все пришли к единому мнению о том, почему они происходят там. Бернли и ее научный руководитель, минералог Гарри Грин, предложили возможное объяснение.

В экспериментах 1980-х годов пара обнаружила, что минеральные фазы оливина не такие аккуратные и чистые. В некоторых условиях, например, оливин может пропустить фазу вадслеита и сразу перейти к рингвудиту. И прямо при переходе от оливина к рингвудиту при достаточном давлении минерал мог фактически сломаться, а не изгибаться.