La convezione nel mantello terrestre è il "motore" che guida la tettonica delle placche. Il materiale caldo sale sulla superficie terrestre dal confine tra il nucleo del pianeta e il mantello, ad una profondità di circa 3000 chilometri. Il materiale freddo scorre quindi verso il basso a causa delle placche tettoniche oceaniche che affondano nel mantello nelle zone di subduzione sulla superficie terrestre.

I sismologi hanno cercato a lungo di comprendere questo ciclo di convezione attraverso l'imaging di lastre in subduzione mentre scendono nelle profondità della Terra nelle fosse oceaniche. Per fare questo hanno utilizzato una tecnica chiamata tomografia sismica, che è simile a un'ecografia medica.

Un nuovo studio in AGU's Giornale di ricerca geofisica :Terra solida, usato un nuovo, risoluzione più elevata, tecnica tomografica chiamata inversione della forma d'onda per visualizzare la placca oceanica in subduzione sotto l'America Centrale, il piatto Cocos. Ciò ha consentito la risoluzione di dettagli più fini rispetto al lavoro precedente.

Le nuove scoperte contribuiscono a migliorare la nostra comprensione della dinamica delle lastre quando raggiungono il fondo del mantello superiore a una profondità di circa 670 chilometri sotto la superficie terrestre e aiutano gli scienziati a comprendere meglio il ciclo di convezione che guida la tettonica delle placche.

Il nuovo studio ha utilizzato registrazioni di triplicazioni di onde S (onda sismica di taglio) da terremoti in America centrale registrati presso l'USArray, una vasta gamma di ricevitori sismici dispiegati dal 2004 al 2015 negli Stati Uniti contigui. Le triplicazioni della forma d'onda si verificano quando diverse onde S che viaggiano lungo percorsi leggermente diversi arrivano a un osservatorio quasi contemporaneamente. Le forme d'onda complesse sono difficili da interpretare utilizzando la tradizionale tomografia a tempo di viaggio, ma può essere facilmente analizzato mediante inversione della forma d'onda per estrarre tutte le informazioni disponibili sulla struttura intorno a profondità di 670 chilometri.

L'America centrale è una regione geologicamente interessante a causa delle grandi variazioni nell'età della placca Cocos presso la fossa, da circa 2 milioni di anni a nord, circa alla latitudine di Città del Messico, a circa 30 milioni di anni a sud, circa alla latitudine del Costa Rica, con un salto di età di circa 10 milioni di anni attraverso una zona di frattura passata chiamata Tehuantepec Ridge sotto il Messico meridionale.

Le placche oceaniche sulla superficie terrestre si raffreddano con l'aumentare dell'età, il che significa che le placche più vecchie sono sia più dense che hanno una viscosità maggiore quando entrano nella fossa oceanica; possono quindi affondare più facilmente nel mantello rispetto alle placche più giovani. Il modello 3-D S-velocity ottenuto da questo studio mostra che le variazioni dell'età della piastra lungo lo scavo sono ben correlate con le variazioni della forma della lastra in profondità, suggerendo che ci sono variazioni locali di densità e viscosità della lastra Cocos in profondità dovute a variazioni di età.

Lo studio ha inoltre individuato la presenza di una possibile risalita di materiale caldo, chiamato "pennacchio, " che sale dal mantello inferiore sotto la parte settentrionale della lastra di Cocos, che potrebbe influenzare anche il modo in cui la lastra Cocos affonda nel mantello superiore.

Per di più, le immagini dedotte rivelano che la lastra di Cocos potrebbe essersi lacerata a una profondità di circa 400 chilometri lungo la dorsale di Tehuantepec. Ciò potrebbe essere spiegato dalla differenza di densità della lastra di Cocos a nord e a sud della dorsale di Tehuantepec, e dal fatto che la cresta di Tehuantepec è probabilmente una zona debole nella lastra, che dovrebbe facilitare lo strappo. Il confronto con le prove geologiche di superficie indica anche che questa lacerazione si è verificata circa 10 milioni di anni fa, il che implica un tasso medio di affondamento delle lastre nel mantello superiore di circa 4 centimetri all'anno. Questo può essere usato per porre vincoli alla viscosità del mantello superiore in questa regione.

Studi precedenti hanno mostrato un'ampia variabilità regionale nella dinamica dei lastroni quando raggiungono il fondo del mantello superiore. Nel futuro prossimo, dovrebbe essere possibile applicare i metodi di questo studio ad altre zone di subduzione al fine di comprendere meglio le cause fisiche alla base della variabilità della subduzione.

Questa storia è stata ripubblicata per gentile concessione di AGU Blogs (http://blogs.agu.org), una comunità di blog di scienze della Terra e dello spazio, ospitato dall'American Geophysical Union. Leggi la storia originale qui.