Utilizzando dati sismici e supercomputer, I geofisici della Rice University hanno condotto una massiccia TAC sismica del mantello superiore sotto l'altopiano tibetano e hanno concluso che la metà meridionale del "Tetto del mondo" si è formata in meno di un quarto del tempo dall'inizio dell'India-Eurasia continentale collisione.

La ricerca, che appare online questa settimana sulla rivista Comunicazioni sulla natura , rileva che l'alta quota del Tibet meridionale è stata ampiamente raggiunta entro 10 milioni di anni. La collisione tettonica dell'India continentale con l'Asia è iniziata circa 45 milioni di anni fa.

"Le caratteristiche che vediamo nella nostra immagine tomografica sono molto diverse da quanto visto prima utilizzando le tradizionali tecniche di inversione sismica, " disse Min Chen, il ricercatore Rice che ha guidato il progetto. "Poiché abbiamo utilizzato l'inversione della forma d'onda completa per assimilare un ampio set di dati sismici, siamo stati in grado di vedere più chiaramente come la litosfera del mantello superiore al di sotto del Tibet meridionale differisca da quella della regione circostante. La nostra immagine sismica suggerisce che la litosfera tibetana si sia ispessita e abbia formato una radice più densa che si è staccata ed è sprofondata più in profondità nel mantello. Concludiamo che la maggior parte del sollevamento in tutto il Tibet meridionale si è probabilmente verificato quando questa radice litosferica si è staccata".

La ricerca potrebbe aiutare a rispondere a domande di vecchia data sulla formazione del Tibet. Conosciuto come il "Tetto del mondo, " l'altopiano tibetano si trova a più di tre miglia sul livello del mare. La storia alla base della sua creazione - la collisione tettonica tra i continenti indiano ed eurasiatico - è ben nota agli scolari di tutto il mondo, ma i dettagli specifici sono rimasti sfuggenti. Per esempio, cosa provoca l'innalzamento dell'altopiano e in che modo la sua alta quota influisce sul clima terrestre?

"La teoria principale sostiene che l'altopiano è aumentato continuamente una volta iniziata la collisione continentale India-Eurasia, e che l'altopiano è mantenuto dal movimento verso nord della placca indiana, che costringe il plateau ad accorciarsi orizzontalmente e a spostarsi verso l'alto contemporaneamente, ", ha affermato il coautore dello studio Fenglin Niu, un professore di Scienze della Terra alla Rice. "I nostri risultati supportano uno scenario diverso, un sollevamento più rapido e pulsante del Tibet meridionale."

Ci sono voluti tre anni prima che Chen e colleghi completassero il loro modello tomografico della struttura della crosta e del mantello superiore sotto il Tibet. Il modello si basa sulle letture di migliaia di stazioni sismiche in Cina, Giappone e altri paesi dell'Asia orientale. I sismometri registrano il tempo di arrivo e l'ampiezza delle onde sismiche, impulsi di energia che vengono rilasciati dai terremoti e che viaggiano attraverso la Terra. Il tempo di arrivo di un'onda sismica a un particolare sismometro dipende dal tipo di roccia che ha attraversato. Lavorare a ritroso dalle letture dello strumento per calcolare i fattori che le hanno prodotte è qualcosa che gli scienziati chiamano problema inverso, e i problemi sismologici inversi con forme d'onda complete che incorporano tutti i tipi di onde sismiche utilizzabili sono alcuni dei problemi inversi più complessi da risolvere.

Chen e colleghi hanno usato una tecnica chiamata inversione completa della forma d'onda, "una tecnica iterativa di corrispondenza completa della forma d'onda che utilizza un codice numerico complicato che richiede il calcolo parallelo su supercomputer, " lei disse.

"La tecnica ci consente davvero di utilizzare tutte le oscillazioni su un gran numero di sismografi per costruire un modello 3D più realistico dell'interno della Terra, più o meno allo stesso modo in cui balene o pipistrelli usano l'eco-localizzazione, " disse. "Le stazioni sismiche sono come le orecchie dell'animale, ma l'eco che stanno sentendo è un'onda sismica che è stata trasmessa o rimbalzata sulle caratteristiche del sottosuolo all'interno della Terra".

Il modello tomografico include caratteristiche fino a una profondità di circa 500 miglia al di sotto del Tibet e delle montagne dell'Himalaya. Il modello è stato calcolato sul cluster di calcolo DAVinCI di Rice e sui supercomputer dell'Università del Texas che fanno parte dell'Extreme Science and Engineering Discovery Environment (XSEDE) della National Science Foundation.

"Il meccanismo che ha portato all'ascesa del Tibet meridionale è chiamato ispessimento e sprofondamento litosferico, " Ha detto Chen. "Questo è successo a causa della convergenza di due placche continentali, che sono entrambi galleggianti e non facili da subdurre sotto l'altro piatto. Uno dei piatti, in questo caso dal lato tibetano, era più deformabile dell'altro, e cominciò a deformarsi circa 45 milioni di anni fa, quando iniziò la collisione. La crosta e il coperchio rigido del mantello superiore - la litosfera - si deformarono e si ispessirono, e la parte inferiore più densa di questa litosfera ispessita alla fine è affondata, o si è staccato dal resto della litosfera. Oggi, nel nostro modello, possiamo vedere una sezione a forma di T di questa litosfera sprofondata che si estende da una profondità di circa 250 chilometri ad almeno 660 chilometri".

Chen ha detto che dopo che la radice litosferica più densa si è staccata, la restante litosfera sotto il Tibet meridionale ha subito un rapido sollevamento in risposta.

"Il pezzo a forma di T di litosfera sprofondata affondò più in profondità nel mantello e indusse anche la risalita calda dell'astenosfera, che porta al magmatismo superficiale nel Tibet meridionale, " lei disse.

Tale magmatismo è documentato nella documentazione rupestre della regione, a partire da circa 30 milioni di anni fa in un'epoca nota come Oligocene.

"La correlazione spaziale tra il nostro modello tomografico e il magmatismo dell'Oligocene suggerisce che il sollevamento del Tibet meridionale sia avvenuto in un arco geologico relativamente breve che avrebbe potuto essere di appena 5 milioni di anni, " disse Chen.