Рассказываем о том, как технологии исследования земной коры позволили зафиксировать границу Мохоровичича — границу между корой и мантией Земли, до которой человечество еще не доходило.
Граница Мохоровичича (сокращенно Мохо) — это раздел между корой и мантией Земли на глубине от 5 до 70 км. До этого момента люди не добирались ни разу, поэтому исследовали ее только по косвенным сейсмическим данным с низким разрешением. В 2024 году ученые из Калтеха нашли способ получить детализированное изображение. Подобно ультразвуковому исследованию, этот метод фиксирует, как сейсмические волны от землетрясений отражаются от Мохо. При этом применяется современная сейсмическая технология — распределенное акустическое зондирование (DAS).
Исследование проводилось в лаборатории Чжунвэнь Чжаня, доктора философии и профессора геофизики. Команда ученого сосредоточилась на изучении DAS — метода, позволяющего преобразовать оптоволоконные кабели, аналогичные тем, которые используются для высокоскоростного интернета, в импровизированные сейсмометры. С помощью DAS исследователи отправляют лазерные лучи по оптоволоконным кабелям. Когда происходит сейсмическое возмущение (будь то землетрясение или любое другое воздействие, например, звук от транспорта), лазерный свет отражается от внутренней поверхности кабелей.
Чжан и его команда разработали методы для измерения отраженного лазерного света по всей длине кабелей. Они смогли извлекать информацию о сейсмических колебаниях. Кабели функционируют как массивы сотен сейсмометров. Ученые применили технологию DAS для получения изображений глубоко под земной поверхностью на границе Мохоровичича.
Когда происходит землетрясение, волны сейсмической энергии распространяются от гипоцентра, места возникновения землетрясения под землей. Когда эти волны достигают Мохо, часть энергии отражается обратно, подобно тому, как солнечный свет рассеивается от поверхности водоема.
На континентах Мохо располагается на глубине от 20 до 70 километров под поверхностью. В Южной Калифорнии Мохо находится примерно на уровне 45 километров под землей. Были предприняты попытки получить его изображение с помощью традиционных сейсмометров, но эти усилия либо давали низкое разрешение, в масштабе десятков километров, либо оказывались слишком затратными.
С применением метода DAS исследователи могут наблюдать структуру Мохоровичича на обширных территориях с разрешением в километр, что позволяет значительно глубже понять этот геологически важный район.
«Граница Мохоровичича представляет собой действительно интересный объект для сейсмологов, так как она дает представление о процессах, происходящих внутри и между тектоническими плитами на глубине. Она может рассказать о том, проникают ли крупные разломы в мантию, как древние и современные процессы оставили след на континентах и насколько прочна глубокая кора в определенных местах. Наш метод можно использовать для изучения всех видов интересных сейсмически активных областей, включая те, о которых мы уже много знаем, например, Южная Калифорния, и места, где традиционные сейсмические сети редки», — подчеркивают специалисты.
На протяжении двух лет команда использовала оптоволоконный кабель, проложенный через пустыню Мохаве в Калифорнии, для измерения землетрясений и картирования Мохо в этом регионе. Они выяснили, что разлом Гарлок, второй по размеру разлом в Южной Калифорнии после Сан-Андреас, проникает в мантию и располагается гораздо глубже, чем считалось ранее. Также они заметили, что Мохо значительно деформирован под вулканически активной зоной в северной части Мохаве.
Фото: hi-tech.mail.ru