Bugün öğrendim ki: Pasifik Okyanusu'nun çok altında, Dünya'nın erimiş mantosu ile dış çekirdeği arasındaki sınırda, Jason adı verilen kıta büyüklüğünde doğal bir yapı var
Dünya manto yapısı
Büyük düşük-kesme-hızlı bölgeler (LLSVP'ler), aynı zamanda büyük düşük-hızlı bölgeler (LLVP'ler) veya süperdiğerler olarak da adlandırılırlar, Dünya'nın dış çekirdeği çevresindeki bölge olan alt manto parçalarının karakteristik yapılarıdır.[2] Bu bölgeler, düşük kesme dalga hızları ile karakterizedir ve derin Dünya sismik tomografisiyle keşfedilmiştir. İki ana bölge vardır: Afrika LLSVP'si ve Pasifik LLSVP'si, her ikisi de binlerce kilometre boyunca ve muhtemelen çekirdek-manto sınırından dikey olarak 1.000 kilometreye kadar uzanır. Bunlara sırasıyla Tuzo ve Jason adları verilmiştir, bu isimler levha tektoniği alanında tanınmış iki jeolog olan Tuzo Wilson ve W. Jason Morgan'dan esinlenilerek verilmiştir.[3] Pasifik LLSVP'si 3.000 kilometre (1.900 mil) çapındadır ve Dünya kabuğunda manto pluma'larının altını düşündüren dört sıcak noktaya dayanmaktadır.[4] Bu bölgeler, manto hacminin yaklaşık %8'ini veya Dünya'nın tamamının %6'sını temsil etmektedir.[1]
LLSVP'ler ve üst yapıları için diğer isimler arasında süperswelling'ler, süperplümler, termo-kimyasal yığınlar veya gizli depolar bulunur, çoğunlukla önerilen jeodinamik veya jeokimyasal etkilerini tanımlar. Örneğin, "termo-kimyasal yığın" adı, LLSVP'leri termal olarak sıcak ve/veya kimyasal olarak farklı maddelerin alt manto yığınları olarak yorumlar. LLSVP'ler hala nispeten gizemlidir ve doğaları, kökenleri ve jeodinamik etkileri hakkında birçok soru cevapsız kalmaktadır.[5]
Sismolojik modelleme
[düzenle]
Çekirdek-manto sınırının hemen üzerinde, alt mantolara ait 200 kilometre (120 mil) kalınlığında bir tabaka bulunmaktadır. Bu tabaka D″ ("D çift başlıklı" veya "D üssü-üssü") veya ikinci derece yapısı olarak bilinir.[6] LLSVP'ler, Afrika ve Pasifik altında bulunan D″ tabakasında düşük hız özelliklerine sahip tam manto sismik tomografik modellerinde keşfedilmiştir.[7] D″ tabakasının küresel küresel harmonikleri mantoyun çoğunda istikrarlıdır, ancak iki LLSVP boyunca anormallikler görülür. Kesme dalga hızlarını kullanarak, LLSVP'lerin konumları doğrulanabilir ve manto konveksiyonu için istikrarlı bir desen ortaya çıkar. Bu istikrarlı yapı, yüzeydeki levha hareketlerinin geometrilerinden sorumludur.[8]
LLSVP'ler ekvatorun etrafında, ancak çoğunlukla Güney Yarıkürede yer almaktadır. Küresel tomografi modelleri özünde pürüzsüz özellikler üretir; ancak, cisim dalgalarının yerel dalga formu modellemesi LLSVP'lerin keskin sınırları olduğunu göstermiştir.[9] Sınırların keskinliği, özelliklerin yalnızca sıcaklık tarafından açıklanmasını zorlaştırır; LLSVP'lerin hızı açıklamak için bileşimsel olarak farklı olması gerekir. Daha küçük ölçeklerde ultra düşük hız bölgeleri, esas olarak bu LLSVP'lerin kenarlarında keşfedilmiştir.[10]
Katı Dünya gelgitini kullanarak, bu bölgelerin yoğunluğu belirlenmiştir. Alt iki üçte, manto kütlesinin %0,5 daha yoğundur. Ancak, gelgit tomografisi fazla kütlenin nasıl dağıtıldığını belirleyemez; daha yüksek yoğunluk, ilkel madde veya sübduce edilmiş okyanus levhalarından kaynaklanmış olabilir.[11] Afrika LLSVP'si Güney Atlantik Anomalisi'nin potansiyel bir nedeni olabilir.[12]
Kökenler
[düzenle]
LLSVP'lerin kökeni ve kalıcılığı için, bölgelerin yalnızca termal farklılıkları mı (yani çevreleyen mantola aynı kimyasal bileşime sahip) yoksa kimyasal farklılıkları da mı (yani çevreleyen mantodan farklı kimyasal bileşime sahip) temsil ettiklerine bağlı olarak birkaç hipotez önerilmiştir. LLSVP'ler yalnızca termal farklılıkları temsil ediyorsa, o zaman büyük manto pluma'ları olarak sıcak, yükselen manto oluşmuş olabilir. Ancak, jeodinamik çalışmalar daha sıcak, daha düşük viskoziteli bir maddenin izokimyasal yükselişinin LLSVP'lerde görülen geniş, geniş pluma'lardan farklı olarak uzun, dar pluma'lar üretmesi gerektiğini tahmin etmektedir.[13] Bununla birlikte, jeodinamik modellerin çözünürlüğü ve Dünya mantosu sismik görüntülerinin çok farklı olduğunu hatırlamak önemlidir.[14]
LLSVP'ler için şu anki önde gelen hipotez, sübduce edilmiş okyanus levhalarının birikimidir. Bu, bilinen levha mezarlıklarının Pasifik LLSVP'yi çevrelediği yerlerle örtüşmektedir. Bu mezarlıkların, Pasifik LLSVP'yi çevreleyen yüksek hız bölgesi anormalliklerinin nedeni olduğu ve süper kıta Rodinya'nın dağılımından çok önce olan (yaklaşık 750 milyon yıl önce) subduksiyon bölgeleri tarafından oluştuğu düşünülmektedir. Faz dönüşümünün yardımıyla, levhaların sıcaklığın bir kısmı eriyecek ve yoğun bir eriyik oluşturacak ve bu eriyik, çekirdek-manto sınırının dibinde LLSVP'ye daha yakın yerlerde ultra düşük hız bölgesi yapıları oluşturacaktır. Geri kalan malzeme daha sonra kimyasal olarak indüklenen kaldırma yoluyla yukarı taşınır ve orta okyanus sırtında bulunan yüksek bazalt seviyelerine katkıda bulunur. Sonuçlanan hareket, çekirdek-manto sınırının hemen üzerindeki küçük pluma'ların küçük kümelerini oluşturur ve daha sonra süper pluma'lar oluşturmak için birleşir ve süper pluma konveksiyonuna katkıda bulunur. Bu senaryoda, Pasifik ve Afrika LLSVP'leri başlangıçta çekirdekten (4000 K) çok daha soğuk mantoya (2000 K) olan ısı deşarjından oluşur; geri dönüştürülmüş litosfer, süper pluma konveksiyonunu yönlendirmeye yardımcı olan yakıttır. Dünya çekirdeğinin bunu tek başına sürdürmek için bu kadar yüksek bir ısıyı koruması zor olacağından, çekirdekte radyoaktif nükleidler varlığı ve verimli sübduce edilmiş litosfer, süper pluma tüketiminin tercih edilen yerlerde sübduce edilmeyi bırakırsa, bu süper pluma'nın sonunu işaret edecektir.[4]
LLSVP'lerin başka bir önerilen kökeni de, Ay'ın Dünya, Theia adlı gezegen büyüklüğündeki bir gök cismi ile çarpıştıktan sonra oluştuğunu belirten dev çarpışma hipotezidir.[15] Hipotez, LLSVP'lerin Theia'nın mantosunun Dünya çekirdek-manto sınırına batmış parçalarını temsil edebileceğini öne sürmektedir.[15] Manto parçalarının daha yüksek yoğunluğu, Dünya mantosu geri kalanına kıyasla demir(II) oksitteki zenginliklerinden kaynaklanmaktadır. Bu daha yüksek demir(II) oksit bileşimi, aylık örneklerin ve LLSVP'lerin üzerindeki okyanus adası bazaltlarının izotop jeokimyası ile de tutarlıdır.[16][17]
Dinamikler
[düzenle]
Jeodinamik manto konveksiyon modelleri bileşimsel olarak farklı malzemeleri içermektedir. Bu malzeme genellikle sırtlarda veya yığınlarda sürüklenir.[10] Modele gerçek geçmiş levha hareketlerini dahil ettiğinizde, malzeme günümüzdeki LLSVP'lerin konumuna dikkat çekici benzer yerlere sürüklenir.[18] Bu yerler ayrıca bilinen levha mezarlık konumlarıyla da örtüşmektedir.
Bu tür modeller ve LLSVP'lerin D″ yapısının gerçek kutup gezintisi yoluna dik olduğunun gözlemlenmesi, bu manto yapıları büyük zaman dilimlerinde istikrarlı olduğunu göstermektedir. Bu geometrik ilişki, süper swelling altındaki Pangea konumu ve kıtaların parçalanmasından kaynaklanan güncel jeoid deseni ile tutarlıdır.[8]
Ancak, çekirdeğin ısısı, LLSVP'lerde bulunan süper pluma'ları yakıtla yeterli değildir. Düşen levhalardan perovskitten post-perovskite'e faz geçişi, dışarıya ısı salan bir tepkimeye neden olur. Bu dışarıya ısı salan tepkime LLSVP'yi ısıtmaya yardımcı olur, ancak onu sürdürmek için gereken toplam enerjiyi hesaba katmak için yeterli değildir. Bu nedenle, malzemedeki levha mezarlığı son derece yoğunlaşabilir ve uranyum, toryum ve potasyum bakımından zengin büyük eriyiş birikintileri oluşturabilir. Bu yoğunlaşmış radyoaktif elementler, gereken yüksek sıcaklıkları sağlamak üzere düşünülmektedir. Yani, levha mezarlıklarının görünüşü ve kayboluşu, potansiyel olarak tüm levha tektoniğinin dinamiklerini değiştirebilecek bir LLSVP'nin doğuşunu ve ölümünü tahmin etmektedir.[4]
Yapı ve bileşim
[düzenle]
Ütrecht Üniversitesi'nden araştırmacıların yaptığı bir çalışma, LLSVP'lerin yalnızca daha sıcak değil, aynı zamanda olasılıkla milyarlarca yıl öncesinden, antik olduğunu ortaya koymuştur. Bulgular, sismik özelliklerinin sıcaklık ötesindeki faktörlerden (örneğin bileşim veya mineral tane büyüklüğü) etkilendiğini göstermiştir.[19] LLSVP'lerden geçen sismik dalgalar yavaşlar, ancak beklenenden daha az enerji kaybeder, bu da bileşimsel farklılıkları gösterir ve karmaşık yapılarını aydınlatır.[20]
Ayrıca bakınız
[düzenle]
Düşük hız bölgesi
Felaketli kutup değişimi hipotezi
İç çekirdek süper rotasyonu
Orta eksen teoremi
Referanslar
[düzenle]