Coliziunile dețin lecții pentru modul în care sunt construite marginile continentelor și se schimbă în timp.
Când Maureen vorbește cu mult timp cu publicul despre munca ei, îi place să ceară publicului său să închidă ochii și să se gândească la un peisaj cu o geologie incredibilă. Ea aude o mulțime de aceleași sugestii: Islanda, Grand Canyon, Himalaya. „Nimeni nu spune vreodată Connecticut”, spune Long, geolog la Universitatea Yale din New Haven în acel stat.
Și totuși, Connecticut – împreună cu o mare parte din restul esticului America de Nord – deține indicii importante despre istoria Pământului. Această regiune, pe care geologii o numesc marginea estică a Americii de Nord, se întinde în esență la litoralul estic al SUA și puțin mai departe spre nord în Atlantic Canada. Acesta a fost creat de -a lungul a sute de milioane de ani, în timp ce Sliver of Earth’s Crust a ciocnit și s -a contopit. Munții s -au ridicat, vulcanii au izbucnit și s -a născut Oceanul Atlantic.
O mare parte din această istorie geologică a devenit evidentă doar în ultimul deceniu, după ce oamenii de știință au acoperit Statele Unite cu seismometre și alte instrumente pentru a ilumina structurile geologice ascunse adânc în scoarța Pământului. Descoperirile rezultate includ multe surprize – de ce există vulcani în Virginia la modul în care crusta de sub New England este ciudat.
Lucrarea ar putea ajuta oamenii de știință să înțeleagă mai bine marginile continentelor din alte părți ale lumii; Mulți spun că estul Americii de Nord este un fel de laborator natural pentru studierea regiunilor similare. Și asta este important. „Povestea pe care o spune despre istoria Pământului și despre acest set de procese de pământ … [is] Într-adevăr fundamental pentru modul în care funcționează sistemul Pământului ”, spune Long, care a scris o privire aprofundată Geologia Americii de Nord de Est Pentru revizuirea anuală a științelor Pământului și Planetarului din 2024.
Născut din coliziuni continentale
Cea mai mare parte a Americii de Nord este formată astăzi din mai multe părți diferite. La vest se află lanțuri de munte relativ tinere și puternice precum Sierra Nevada și Rockies. În mijloc este inima antică a continentului, cele mai vechi și mai stabile roci din jur. Iar în est se află lungimea de coastă lungă a marjei est -americane. Fiecare dintre acestea are propria sa istorie geologică, dar povestea bitului estic a intrat recent într -un accent mai clar.
Timp de zeci de ani, geologii au înțeles imaginea largă a modului în care a ajuns America de Nord. Începe cu tectonica plăcilor, procesul în care piesele de crustă a Pământului se împrăștie în timp, conduse de mișcări de strecurare în mantaua de bază. Tectonica plăcilor a creat și apoi s -a despărțit de un supercontinent antic cunoscut sub numele de Rodinia. În urmă cu aproximativ 550 de milioane de ani, un fragment de Rodinia s -a aruncat la sud de ecuator, unde se afla liniștit timp de zeci de milioane de ani. Acest fragment este inima a ceea ce știm astăzi ca estul Americii de Nord.
Apoi, în urmă cu aproximativ 500 de milioane de ani, forțele tectonice au început să aducă fragmente din alte terenuri de teren către viitorul America de Est de Nord. Purtate de -a lungul unor părți pe o linie de asamblare, aceste Sliver Continental s -au prăbușit în ea, una după alta. Sliver -urile s -au îmbrăcat împreună și au construit marja continentală.
În timpul acestui proces, în timp ce din ce în ce mai multe coliziuni continentale s -au prăbușit în estul Americii de Nord și și -au aruncat pe cerurile sale aglomerate pe cer, s -au născut Munții Appalahieni. La vest, marginea estică a Americii de Nord a fuzionat cu roci antice care astăzi alcătuiesc inima continentului, la vest de Appalachieni și prin Midwest și în Marea Câmpie.
Când o placă tectonică alunecă sub alta, smulgerile crustei Pământului, cunoscute sub numele de terrane, se pot construi și se lipește împreună, formând o masă de teren mai mare. Un astfel de proces a fost esențial pentru formarea din estul Americii de Nord. Credit: Revista cunoscută
În urmă cu aproximativ 270 de milioane de ani, s -a făcut această acțiune și toate casele de teren ale lumii s -au contopit într -un al doilea supercontinent, Pangea. Apoi, în urmă cu aproximativ 200 de milioane de ani, Pangea a început să se despartă, o despărțire geologică care a format Oceanul Atlantic, iar estul Americii de Nord s -a aruncat spre poziția sa actuală pe glob.
De atunci, eroziunea a purtat vârfurile Appalachienilor, iar America de Nord de Est s-a stabilit într-o existență în mare parte liniștită. Este ceea ce geologii numesc o „marjă pasivă”, deoarece, deși este marginea unui continent, nu mai este marginea unei plăci tectonice: asta se află mii de kilometri spre est, în mijlocul Oceanului Atlantic.
În multe părți ale lumii, marjele continentale pasive sunt doar așa – pasive și destul de plictisitoare din punct de vedere geologic. Gândiți -vă la marginea estică a Americii de Sud sau la coasta din jurul Regatului Unit; Acestea nu sunt locuri cu vulcani activi, cutremure mari sau alte activități planetare majore.
Dar estul Americii de Nord este diferit. Se întâmplă atât de multe, încât unii geologi au numit-o cu umor o „marjă pasivă-agresivă”.
Marginea de est a Americii de Nord, care se desfășoară de -a lungul litoralului SUA, conține fragmente de peisaje diferite care atestă nașterea sa complexă. Acestea includ Sliver of Earth’s Crust care s -au îmbrăcat împreună de -a lungul a ceea ce este acum Coasta de Est, cu o centură de munte mai străveche spre vestul lor și o bucată de crustă și mai străveche la vest. Credit: Revista cunoscută
Această acțiune include munți relativ înalți – din anumite motive, Appalachienii nu au fost erodați în întregime chiar și după zeci până la sute de milioane de ani – precum și vulcani și cutremure mici. Cutremurele recente din coasta estică includ tremorul cu magnitudinea-5.8 în apropiere de Mineral, Virginia, în 2011, și o magnitudine-3.8 BLIP în largul coastei Maine în ianuarie 2025. Deci, există o activitate geologică în estul Americii de Nord. „Nu urmează doar activitatea ta tectonică tipică”, spune Sarah Mazza, petrolog la Smith College din Northampton, Massachusetts.
Crunching date despre crustă
De -a lungul deceniilor, geologii au construit o istorie a Americii de Nord de Est prin cartografierea rocilor pe suprafața Pământului. Dar au arătat un aspect mult mai bun și multe perspective proaspete, începând cu 2010. Asta după ce un proiect de cercetare finanțat federal, cunoscut sub numele de Earthscope, a acoperit Statele Unite continentale cu seismometre. Un scop a fost să adune date despre modul în care energia seismică din cutremure a reverberat prin crusta pământului și mantaua superioară. Ca o scanare CT a planetei, aceste informații evidențiază structurile care se află sub suprafață și nu ar fi detectate altfel.
Cu EarthScope, cercetătorii puteau vedea brusc ce părți ale crustei erau calde sau reci, sau puternice sau slabe – informație care le -a spus ce se întâmplă în subteran. A avea noua priveliște a fost ca astronomii care trec de la a privi stelele cu binoclu la utilizarea unui telescop, spune Long. „Puteți vedea mai multe detalii și puteți vedea o structură mai fină”, spune ea. „O mulțime de caracteristici pe care le știm acum sunt prezente în mantaua superioară de sub estul Americii de Nord, chiar nu știam despre.”
Și atunci oamenii de știință au obținut o optică și mai bună. Long și alți cercetători au început să scoată seismometre suplimentare, împachetându -i în linii dense și tablouri pe pământ, în locuri în care doreau și mai bune vederi asupra a ceea ce se întâmplă sub suprafață, inclusiv Georgia și Virginia de Vest. Membrii echipei s -ar găsi conducând în jurul țării pentru a înființa cu atenție stații de seismometru, sperând că acestea vor supraviețui ninsori şi păianjeni de un an sau doi până când cineva s -ar putea întoarce pentru a prelua datele.
Abordarea a funcționat – iar geofizicienii au acum un sentiment mult mai bun despre ceea ce fac crusta și mantaua superioară în estul Americii de Nord. Pentru un singur lucru, au descoperit că grosimea crustei variază de la un loc în care. Părțile care sunt rămășițele de pământ original din America de Nord au o crustă mult mai groasă, în jur de 45 de kilometri. Crusta de sub tăieturile continentale care se atașează mai târziu la marginea estică este mult mai subțire, mai mult ca 25 până la 30 de kilometri grosime. Această diferență se îndreaptă probabil în formarea continentului, spune Long.
Studiile seismice au relevat în ultimii ani că crusta Pământului variază dramatic în grosime de -a lungul litoralului estic – o moștenire a modului în care această regiune a fost împărțită de la diverse pământuri de -a lungul timpului. Credit: Revista cunoscută
Dar se întâmplă ceva și mai ciudat. Imaginile seismice arată că sub părți din New England, este ca și cum părți ale crustei și mantaua superioară ar fi alunecat unul peste altul. Un studiu din 2022 condus de geoscientistul Yantao Luo, un coleg al Long, a constatat că limita care marchează fundul crustei Pământului – adesea denumită Moho, după ce seismologul croat Andrija Mohorovičić – a fost stivuită dublă, ca două clătite suprapuse, sub sudul New England.
Rezultatul a fost atât de surprinzător, încât la început nu a crezut că poate fi corect. Dar Luo a verificat dublu și triplu, iar răspunsul a avut loc. „Este această geometrie super-unusuală”, spune Long. „Nu sunt sigur că am văzut -o în altă parte.”
Este deosebit de ciudat, deoarece Moho din această regiune a reușit aparent să-și mențină stivuirea dublă timp de sute de milioane de ani, spune Long. Cum s -a întâmplat asta este un pic de mister. O idee este că masa de teren originală din estul Americii de Nord avea o crustă extrem de puternică și groasă. Când mai slabe Sliver Continental au început să ajungă și să se uite pe el, s -au strecurat în sus și peste el în locuri.
Cum funcționează Moho
Forța acelei coliziuni ar fi putut duce Moho din piesele de intrare în sus și peste masa de teren mai veche, rezultând o dublare a Moho acolo, spune Paul Karabinos, geolog la Williams College din Williamstown, Massachusetts. Ceva similar s -ar putea întâmpla astăzi în Tibet, în timp ce placa tectonică care transporta ramurile din India în Asia și sfărâmă crusta împotriva Platoului Tibetan. Long și colegii ei încă încearcă să rezolve cât de răspândită este fenomenul stivuit-Moho din New England; Deja, au găsit mai multe semne ale acestuia sub nord -vestul Massachusetts.
O a doua descoperire surprinzătoare care a apărut din sondajele seismice este motivul pentru care vulcanii de 47 de milioane de ani de-a lungul graniței din Virginia și Virginia de Vest ar fi putut izbucni. Vulcanii sunt cele mai tinere erupții care s -au întâmplat în estul Americii de Nord. De asemenea, sunt un pic de mister, deoarece nu există o sursă evidentă de rocă topită în marja pasivă continentală care ar putea să le alimenteze.
Răspunsul, încă o dată, a venit din scanări seismice detaliate ale pământului. Acestea au arătat că lipsește o bucată din partea de jos a crustei Pământului de sub vulcani: din anumite motive, partea inferioară a crustei a devenit grea și a picat în jos din partea superioară, lăsând un gol. „Acum trebuie să fie umplut”, spune Mazza. Rocile mantale curgeau în mod obligatoriu în gol, experimentând o scădere a presiunii în timp ce se deplasau în sus. Această modificare a presiunii a declanșat rocile mantalei să se topească – și a creat rezervorul topit care a alimentat erupțiile din Virginia.
Același proces s -ar putea întâmpla în alte marje pasive continentale, spune Mazza. Găsirea ei sub Virginia este importantă, deoarece arată că există mai multe și diferite modalități de a alimenta vulcanii în aceste zone decât oamenii de știință au considerat anterior posibil: „Intră în aceste idei că ai mai multe modalități de a crea topire decât procesul tău tectonic standard”, spune ea.
Long și colegii ei încearcă să vadă dacă alte părți ale marjei de est din America de Nord au și această picurare crustă. Un indiciu iese din modul în care energia seismică se deplasează prin mantaua superioară în toată regiunea. Stâncile de sub vulcanii din Virginia arată o încetinire ciudată sau o anomalie, pe măsură ce energia seismică trece prin ele. Acest lucru ar putea fi legat de scurgerea crustei care se întâmplă acolo.
Sondajele seismice au relevat o anomalie similară în nordul Noului Anglia. Pentru a încerca să dezvăluie ce s -ar putea întâmpla la această a doua anomalie, echipa Long are în prezent un șir de seismometre din Massachusett S, Vermont și New Hampshire, și un al doilea tablou dens în estul Massachusetts. „Poate că ceva de genul ceea ce s -a întâmplat în Virginia ar putea fi în proces … în altă parte din estul Americii de Nord”, spune Long. „Acesta ar putea fi un proces, nu doar ceva ce s -a întâmplat o singură dată.”
Mult timp chiar are ochii să împingă mai departe spre nord, pentru a face sondaje seismice de -a lungul marjei continentale din Newfoundland, și chiar în Irlanda – care odată s -a așezat lângă marginea continentală din America de Nord, până când Oceanul Atlantic le -a deschis și le -a separat. Rezultatele timpurii sugerează că pot exista diferențe semnificative în modul în care s -a comportat marja pasivă pe partea nord -americană și pe partea irlandeză, colaboratorul lui Long Roberto Masis Arce of Rutgers University a raportat la Conferința American Geophysical Union din decembrie 2024.
Toate aceste descoperiri se arată că marginea estică a Americii de Nord, odată considerată un pic de amânare, are mult mai mult pentru ea decât s -ar putea crede. „Pasivul nu înseamnă inactiv din punct de vedere geologic”, spune Mazza. „Trăim pe o planetă activă.”
Acest articol a apărut inițial în Revista cunoscutăo publicație nonprofit dedicată pentru ca cunoștințele științifice să fie accesibile tuturor. Înscrieți -vă la buletinul informativ al revistei cunoscute.
Revista cunoscută explorează semnificația din lumea reală a muncii savante printr-o lentilă jurnalistică.
Comentarii recente