Az ELKH Földfizikai és Űrtudományi Kutatóintézet (FI) MTA FI Lendület Pannon LitH2Oscope Kutatócsoportjának legújabb tanulmányában egy olyan lehetséges hipotézist mutatnak be a kutatók, amely hozzájárulhat a globális lemeztektonikai folyamatok alaposabb megértéséhez és a földtani eredetű szén-dioxid-kibocsátás pontosabb leírásához. Az erről szóló publikáció a Global and Planetary Change szakfolyóiratban jelent meg.

Több mint 50 évvel a modern lemeztektonikai elmélet megszületése után sem teljesen világos, hogy melyek azok a fizikai-kémiai folyamatok, amelyek a litoszféra – a földkéregből és a felső földköpeny merev, szilárd részéből álló kőzetburok – és az alatta található képlékeny asztenoszféra közötti különbséget okozzák (1. ábra, LAB), illetve hogy melyek azok a hajtóerők, amelyeknek köszönhetően a külső, rideg litoszféra elmozdul az asztenoszférán. Emellett az elmúlt évtizedekben geofizikai módszerek segítségével olyan, körülbelül 100 kilométeres mélységben előforduló határfelületeket (1. ábra, MLD) fedeztek fel a kontinentális litoszférán belül, amelyek gyengeségi zónákként jelentős szerepet játszhatnak a külső kőzetburok alsó részének leválásában és lesüllyedésében (delamináció).

1. ábra: A litoszféra-asztenoszféra határ (lithosphere-asthenosphere boundary: LAB) és a kontinentális litoszférán belüli határfelületek (mid-lithospheric discontinuity: MLD) közötti kapcsolat sematikus ábrázolása különböző korral és termális állapottal jellemezhető litoszférák esetében. A pargasitokban gazdag rétegek, a megrekedt parciális olvadékok és fluidumok helyzete kiemelve. Az ábra jelentősen átdolgozásra került Rychert et al. (2020) 1. ábrája alapján.

A delamináció jelentős szerepet játszik a lemezalábukások (szubdukciók) kialakulásában, és felveti a lehetőségét annak, hogy az óceáni lemezek jellemzőjének tartott szubdukció akár a kontinensek belsejében is kezdődhet. A kontinentális litoszférán belüli gyengeségi zónák emellett a különösen vastag és idős pajzsok litoszférájának „megfiatalodásában” is szerepet játszhatnak. A pajzsok igen mély gyökere ugyanis a gyengeségi zónák mentén leválhat, a litoszféra jelentős mértékű elvékonyodását okozva ezzel, ahogy ezt például Kelet-Kína alatt kimutatták.

A kutatók leírják, hogy a kis mennyiségű illó – elsősorban víz – és a víztartalmú ásványok – elsősorban pargasit – stabilitása a kontinentális litoszférák korától és hőmérsékletétől függően hogyan magyarázhatja a fiatalabb és melegebb litoszférák esetében a litoszféra-asztenoszféra közötti kontrasztot, valamint az idősebb és hidegebb kontinentális litoszférák esetében a 100 kilométer mélységben tapasztalt gyengeségi zónák létrejöttét. Eszerint az is elképzelhető, hogy a Föld mélységeiben található illó anyagok teszik tektonikailag élő bolygóvá a Földet.

A kutatók hipotézise emellett lehetővé teszi a felszínen tapasztalt CO2-dús „magmás” feláramlások eredetének értelmezését olyan tektonikai környezetben is, ahol már nincsen aktív vulkanizmus. Az elképzelés lényege, hogy a CO2 forrása maga a lehűlő asztenoszféra, amelyben a jelenlévő kis mennyiségű szilikátolvadék kristályosodása CO2-ban gazdag fluidumok létrejöttéhez vezet, amelyek igen mobilisek a felszín irányában. Az ilyen eredetű CO2-dús felszíni kiáramlásokat eddig nem vették figyelembe kellő súllyal a globális CO2-körforgás leírásakor, mostantól azonban a klímaváltozás pontosabb mennyiségi modellezésében is fontos szerepet kaphatnak.

A kutatócsoportról bővebb információ itt olvasható.

Publikáció:

Kovács, I.J., Liptai, N., Koptev, A., Cloetingh, S.A., Lange, T.P., Mațenco, L., Szakács, A., Radulian, M., Berkesi, M., Patkó, L. Molnár, G., Novák, A., Wesztergom, V., Szabó, Cs., Fancsik, T., 2021. The ‘pargasosphere’ hypothesis: Looking at global plate tectonics from a new perspective. Global and Planetary Change, 204, 103547.