Доказ за наметка од мантија под масивот Централна Франција со сеизмички звук - спектар
Доказ за наметка на наметка под францускиот Масив Централ преку сеизмичко звучење
Францускиот масив Централ е дел од големиот европски вулкански појас што се протега северно од алпскиот лак од Франција преку Германија (Ајфел) до Полска и Чешка (Егеграбен). Се карактеризира со релативно примитивни магми, што е, тешко се менува за време на искачувањето, богато со алкални метали и сиромашно со силиконска киселина; тие покажуваат силни сличности со океанскиот базалт што се појавува на вулканските острови како Хаваи или Исланд. Потеклото на овие алкални топи не беше претходно познато.
Спротивно на тоа, возраста на вулканизам во Централниот масив е многу добро одредена со датирање на радиоактивниот изотоп калиум-40 и неговиот производ на распаѓање аргон-40, како и со методот на радиојаглерод. Соодветно на тоа, главната активност беше во терцијарно (65 до 2 милиони години пред сегашноста). Кулминираше со формирање на два стратовулкани: Канталот пред 11 до 2,5 милиони години и Мон Дор пред 4 до 0,3 милиони години. Најновите ерупции на подрачјето на Синџирот на кучиња се само пред околу 4000 години.
На север, Масив Централ завршува на расколниот систем Лимањ-Форец, кој пак потекнува од Олиго и Миоцен (пред 38 - 7 милиони години). И тука имаше изолиран локален вулканизам.
Во голем експеримент на сеизмичко поле, ја истражувавме подземната површина на Масив Централ од есента 1991 година до пролетта 1992 година со цел да дознаеме повеќе за потеклото на вулканизмот. За експериментот, инсталиравме 80 мобилни, дигитални сеизмички рекордери покрај 20-те станици на постојаната сеизмичка мрежа во Оверњ. Тие беа дистрибуирани на таков начин што ги покриваа најважните вулкански центри на Масив Централ и Римјанот Лимањ што е можно порамномерно (Слика 1). Во просек, тие беа толку густи што структурите со должина на работ од околу 15 километри сè уште може да се решат во центарот на мрежата. Од друга страна, вкупното проширување на мрежата од 425 километри во правец исток-запад и 300 километри во правец север-југ овозможи да се добие слика за подземјето на длабочина од 270 километри.
Времето на транзит на надолжните бранови на сеизмички притисок - скратено наречени Р бранови - беа измерени на патот од нивното место на потекло, т.е. хипоцентарот на предметниот земјотрес, до различните мерни станици. Од разликите помеѓу набудуваните и теоретските вредности, методот на математичка инверзија може да се искористи за да се пресмета варијацијата на сеизмичките брзини во рамките на истраженото карпесто тело.
На слика 2 е прикажан томограмот добиен на овој начин како тродимензионален блок-дијаграм во кој е исечен југоисточниот агол. Најзабележлива структура е област со намалена брзина на Р-бран (прикажана со црвена боја) што се протега од дното на блокот до површината и е ширина приближно 200 километри во основата. Вредностите во центарот на оваа аномалија се 2 до 2,5 проценти пониски отколку во околината.
Томограмот покажува директна просторна врска помеѓу зоните со намалена брзина на Р-бран и вулканите Кантал и Мон Дор на површината. Од друга страна - за разлика од источноафриканската долина Рифт, на пример, ниту една особено изразена структура не може да се поврзе со јужниот крај на Лимањскиот рифт. Зоната со мала брзина е јасно разграничена кон источните подножје на Централниот масив.
Како овие резултати треба да се толкуваат геодинамички? Со добри 2 проценти, намалувањето на брзината на P-бранот е премало за да биде предизвикано од големи пропорции на стопен материјал во под површината. Под овие околности најдобро може да се објасни со зголемување на температурата од 150 до 200 степени Целзиусови во споредба со околната мантија; бидејќи потопла карпеста маса, побавните земјотресни бранови се шират во неа. Ако некој исто така смета дека вулканизмот во последните два милиони години беше ограничен на неколку тесно дефинирани области во областа на Централниот масив, може да се протолкуваат аномалиите на брзината како остаток на трага од термички сигнал што постепено се распаѓа; бушавата активност поврзана со тоа го доживеа својот врв во миоценот до плиоценот (пред 25 до 2 милиони години).
Врз основа на разни постари геофизички и петролошки студии, особено Франсис Луказео и Роџер Баер од Центарот за геологија и геофизика во Монпелје, уште во 1982 година претпоставуваа дека астеносферата (цврстата пластична мантија под крутата литосфера, која ја формира надворешната обвивка на земјата) се наоѓа под централниот дел на испакнати нагоре. Нашите томографски резултати ја потврдуваат оваа хипотеза за астеносферски дијапир. Во исто време, тие ги специфицираат просторната мерка, обликот и амплитудата на аномалијата до поголеми длабочини.
Геохемиските наоди што неодамна еден од нас (Марџори Вилсон) ги доби заедно со Хилари Даунс од колеџот Биркбек во Лондон користејќи примероци од разни западни и централноевропски вулкански региони, исто така, се вклопуваат во оваа слика; Беа испитани содржината на трагите и главните елементи, како и односот на различните изотопи на стронциум, неодимиум и олово.
Карпите биле конзистентно зацврстени од слабо диференцирани, т.е. скоро непроменети магми. Неговиот геохемиски потпис укажува на тоа дека изворот е мешавина од литосферски и астеносферски наметка, со литосферската компонента, со неколку исклучоци, има само мал удел.
Особено е за одбележување дека иако оваа компонента варира во својот состав во зависност од подрумскиот блок од каде потекнува, астеносферскиот дел е секогаш скоро идентичен, без оглед на географската локација. Ова сугерира на заедничко потекло.
Од сето ова заклучуваме дека постои таканаречен пердув под Масив Централ, одлив на карпи во облик на печурка од подлабоки региони на мантија сличен на оној што, на пример, го создаде ланецот островски Хаваи додека пацифичката плоча лебдеше над неа. Сепак, тој е секако многу помал од хавајскиот и веќе не е активен: вулканизмот што произлегува од него значително се намалил од миоцен-плиоцен и сега практично изумрел.
Спротивно на тоа, геохемиските наоди се чини дека укажуваат на тоа дека тоа не е изолиран феномен. Наместо тоа, астеносферскиот дијапир под Масив Централ веројатно припаѓа на широк систем на мали парчиња мантија што предизвика широко распространет терциерно-кватернарен вулканизам во Европа. Други такви поранешни печурки од магма треба да се наоѓаат под Ајфеловата и Боемската шума, на пример.
Но, од каде потекнуваат овие пердуви? Нивната умерена големина и релативно малата температурна разлика во околината сугерираат место на потекло кое не е премногу длабоко. Ова може да биде граница помеѓу горната и долната мантија на длабочина од 670 километри. Сепак, може да се замисли дека западните и централноевропските плинови потекнуваат од термичка нестабилност на длабочина од само околу 400 километри, при што се менува кристалната структура на одредени минерали во плашт на Земјата поради зголемениот притисок.
Во овој случај, судирот со алпидици можеше да дејствува како тригер со ставање во движење на еден вид тектонски бран во форма на екстремно бавно ширење на промената во односите притисок-напнатост што се шири надолу преку литосферскиот корен. Ако го удреше дисконтинуитетот на длабочина од 400 километри, тоа може да предизвикаше дефект таму, предизвикувајќи материјалот на јакната да се одвои и да тече нагоре.
Засега, овие размислувања мора да останат шпекулации бидејќи достапните податоци не даваат јасни сеизмички информации. За да може да се дадат квантитативни изјави за овој опсег на длабочина, треба да се постави висококвалитетен апарат за мерење во уште погуста и поширока мрежа како дел од поголем експеримент.