Plumas mantélicas sob pontos quentes vulcânicos, como o Havaí, a Islândia e as Ilhas Galápagos, parecem estar ancoradas em uma grande estrutura dentro do limite núcleo-manto (LCM). Um novo estudo, publicado na Science Advances , aprofunda-se na estrutura sob o Havaí usando análises de ondas P e S e modelagem mineralógica, revelando sua composição e propriedades.

Sabe-se que existem estruturas anômalas no manto inferior da Terra, incluindo grandes províncias de baixa velocidade (LLVPs) e zonas de velocidade ultrabaixa (ULVZs), que causam uma desaceleração drástica das ondas sísmicas. ULVZs maiores, geralmente chamadas de megazonas de velocidade ultrabaixa, são encontradas perto da interface núcleo-manto (CMB) e frequentemente sob pontos quentes oceânicos como o Havaí. Megazonas de velocidade ultrabaixa podem ter centenas de quilômetros de extensão. Estudos anteriores associaram essas megaestruturas a plumas mantélicas e alguns sugerem que elas podem preservar assinaturas geoquímicas primordiais.

No entanto, os métodos tomográficos atuais não conseguiram analisar completamente as mega-ULVZs, e sua composição e origem permanecem obscuras. As ondas sísmicas, por outro lado, representam uma forma de investigar as ULVZs, principalmente devido ao efeito que estas exercem sobre a velocidade das ondas.

Pesquisas anteriores sobre mega-ULVZs (Zonas de Velocidade Ultrabaixa) focaram-se principalmente em dados de ondas de cisalhamento, ou ondas S, com uso limitado de ondas de pressão (ondas P). Isso se deve principalmente aos sinais mais fracos e aos desafios técnicos associados às ondas P. No entanto, a equipe que trabalha no novo estudo viu uma oportunidade no uso de ondas P, juntamente com ondas S, medindo as mudanças em suas velocidades (V). No estudo, eles utilizaram um método que envolve a análise sísmica conjunta de ondas P e S difratadas no núcleo de terremotos com magnitudes superiores a 6,5, ocorridos entre 1990 e 2021.

"Ao analisar as semelhanças das formas de onda, rastreamos geograficamente os padrões pós-cursores de Pdiff e identificamos seu deslocamento, possibilitando medições de decaimento de amplitude análogas às utilizadas na recente análise pós-cursores de Sdiff. Uma análise conjunta de conjuntos de dados de ondas P e S, juntamente com simulações de campo de ondas 3D, permite estimar a redução relativa de Vs em relação a Vp (doravante RS/P) para a mega-ULVZ havaiana", explicam os autores do estudo.

A equipe descobriu que a mega-ULVZ sob o Havaí apresenta uma razão de redução da velocidade das ondas S para a velocidade das ondas P (RS/P) entre 1 e 1,3. Eles observam que outros estudos sísmicos relataram a presença de ULVZs com valores de RS/P mais próximos de 3 ou 4, e que esses valores mais altos são mais consistentes com a presença de fusão parcial. A mega-ULVZ sob o Havaí, por outro lado, é melhor explicada por uma estrutura sólida em suas simulações.

Utilizando os dados da análise de ondas sísmicas, a equipe também realizou modelagem mineralógica para determinar possíveis composições do manto e considerar o potencial de fusão parcial. Os modelos mostraram que a estrutura provavelmente consiste em material sólido rico em ferro, identificando a magnesiowüstita [(Mg,Fe)O] como a que melhor se encaixa.

Os autores do estudo escrevem: "Uma gama de concentrações de (Mg,Fe)O pode reproduzir os modelos sísmicos, dependendo da distribuição de tensão entre as fases minerais, limitada pelos casos de mistura de Voigt e Reuss. Níveis mais baixos de enriquecimento de ferro produzem ajustes ligeiramente piores ao modelo sísmico, mas permanecem dentro dos limites aceitáveis, dadas as incertezas mútuas."

Os pesquisadores afirmam que o alto teor de ferro indica alta condutividade elétrica, o que, por sua vez, implica a existência de elevada condutividade térmica na rocha. Isso significa que mega-ULVZs ricas em ferro , como a existente sob o Havaí, podem ser participantes ativos na geração localizada de plumas de longo prazo observada naquela região. Eles acrescentam que isso também influencia a convecção no manto, em vez de simplesmente servir como um indicador de regiões de ascensão de calor.

Escrito para você por nossa autora Krystal Kasal , editado por Gaby Clark e revisado e verificado por Robert Egan , este artigo é fruto de um trabalho humano minucioso. Contamos com leitores como você para manter o jornalismo científico independente vivo. Se esta reportagem é importante para você, considere fazer uma doação (especialmente mensal). Como agradecimento, você receberá uma conta sem anúncios .