Wiadomości z Browna

PROVIDENCE, R.I. – Około 300 milionów lat temu, obszar lądowy, który jest teraz Ameryką Północną, zderzył się z Gondwaną, superkontynentem składającym się z dzisiejszej Afryki i Ameryki Południowej. To zderzenie kontynentów uniosło tony skał wysoko ponad otaczający teren, tworząc południowy kraniec Appalachów, który obecnie można zobaczyć w Alabamie, Tennessee i Georgii. Zespół geofizyków zrekonstruował końcową fazę tego zderzenia i opracował nowy obraz tego, jak ono przebiegało.

Badania, prowadzone przez naukowców z Uniwersytetu Browna, wykorzystały sejsmiczne stacje monitorujące do stworzenia podobnego do sonogramu obrazu skorupy ziemskiej pod południowymi Stanami Zjednoczonymi, w pobliżu południowej podstawy Appalachów. Badania pokazują, że skorupa Gondwany została wepchnięta na szczyt Ameryki Północnej, kiedy te dwa kontynenty zderzyły się, przesuwając się na północ aż o 300 kilometrów, zanim oba kontynenty oddzieliły się i zdryfowały od siebie około 200 milionów lat temu. Proces ujawniony w badaniu wygląda bardzo podobnie do procesu, który buduje Himalaje dzisiaj, jako że kontynent euroazjatycki naciska na subkontynent indyjski.

„Pokazujemy, że kolizja kontynentalna, która miała miejsce 300 milionów lat temu wygląda bardzo podobnie do kolizji, którą widzimy w Himalajach dzisiaj”, powiedziała Karen Fischer, profesor w Brown’s Department of Earth, Environmental and Planetary Sciences i współautorka badania. „Jest to najlepiej udokumentowany przypadek, o którym wiem, że ostateczny szew pomiędzy starożytnymi skorupami kontynentalnymi ma geometrię podobną do dzisiejszego kontaktu skorupy Indii i Euroazji pod Himalajami.”

Badaniami kierowała Emily Hopper, która uzyskała doktorat z Brown w 2016 roku, a obecnie jest stypendystką postdoktorancką w Lamont-Doherty Earth Observatory na Uniwersytecie Columbia. Badanie zostało opublikowane online w czasopiśmie Geology.

W celu przeprowadzenia badania zespół badawczy umieścił 85 sejsmicznych stacji monitorujących w całej południowej Georgii i części Florydy, Karoliny Północnej i Tennessee. Badacze wykorzystali również dane z Earthscope Transportable Array, ruchomej tablicy stacji sejsmicznych, która w latach 2005-2015 przemierzyła sąsiadujące Stany Zjednoczone. W sumie 374 stacje sejsmiczne zarejestrowały słabe fale wibracyjne pochodzące z odległych trzęsień ziemi, które przemieszczały się w skałach pod ziemią.

Energia akustyczna pochodząca z trzęsień ziemi może przemieszczać się po Ziemi jako różne rodzaje fal, w tym fale ścinające, które oscylują prostopadle do kierunku propagacji, oraz fale ściskające, które oscylują w tym samym kierunku, w którym się rozchodzą. Analizując zakres, w jakim fale ścinające przekształcają się w fale ściskające, gdy trafiają na kontrast we właściwościach skał, naukowcy mogli stworzyć sejsmiczny obraz skorupy podpowierzchniowej.

Badania wykryły cienką, ciągłą warstwę skał, która zaczyna się blisko powierzchni i łagodnie opada na południe do głębokości około 20 kilometrów, w której fale trzęsienia ziemi poruszają się szybciej niż w otaczających skałach. Warstwa ta rozciąga się na południe około 300 kilometrów od środkowej Georgii do północnej Florydy. Rozciąga się ona około 360 kilometrów ze wschodu na zachód, od centralnej części Karoliny Południowej, przez całą Georgię i do wschodniej Alabamy.