Các nhà khoa học phát hiện một mảng kiến tạo đang bị xé rách dưới Thái Bình Dương

Một nghiên cứu mới đang hé lộ quá trình hiếm gặp bên dưới khu vực Tây Bắc Thái Bình Dương: một phần của mảng đại dương đang chìm xuống lòng đất có dấu hiệu bị xé rách và phân tách thành nhiều mảnh. Phát hiện này giúp các nhà khoa học hiểu rõ hơn cách một vùng hút chìm kết thúc, đồng thời mở ra những manh mối mới về sự hình thành núi lửa và các cấu trúc địa chất trên Trái Đất.

Bên dưới vùng biển ngoài khơi đảo Vancouver, phía tây Canada, Trái Đất đang trải qua một quá trình kiến tạo diễn ra cực kỳ chậm nhưng có quy mô khổng lồ.

Tại đây, các mảng kiến tạo dưới đáy Thái Bình Dương đang chuyển động và một phần của chúng bị đẩy xuống bên dưới mảng Bắc Mỹ. Đây là một vùng hút chìm, nơi lớp vỏ đại dương lạnh và nặng chìm sâu vào lớp phủ của Trái Đất.

Nhưng nghiên cứu mới cho thấy câu chuyện không đơn giản chỉ là một mảng kiến tạo đang chìm xuống.

Các nhà khoa học phát hiện những dấu hiệu cho thấy phần mảng đang chìm có thể đang bị xé rách, phân mảnh và tách thành nhiều phần.

Một vùng hút chìm đang dần tan rã

Các vùng hút chìm là một trong những lực kiến tạo quan trọng nhất trên hành tinh.

Chúng không chỉ tạo ra những trận động đất cực lớn mà còn liên quan trực tiếp đến sự hình thành của nhiều hệ thống núi lửa trên thế giới.

Khi một mảng đại dương chìm xuống lớp phủ, nước và các chất dễ bay hơi bên trong nó có thể được giải phóng ở độ sâu lớn. Quá trình này làm thay đổi điều kiện nóng chảy của vật chất trong lớp phủ, góp phần tạo ra magma.

Magma sau đó có thể di chuyển lên trên và hình thành các hệ thống núi lửa.

Tuy nhiên, một vùng hút chìm không tồn tại mãi mãi.

Theo thời gian địa chất, các mảng có thể thay đổi chuyển động, bị biến dạng và cuối cùng ngừng hoạt động. Điều đặc biệt trong nghiên cứu mới là các nhà khoa học có cơ hội quan sát những dấu hiệu cho thấy quá trình này có thể đang diễn ra từng phần, thay vì toàn bộ vùng hút chìm biến mất cùng một lúc.

Những vết nứt khổng lồ bên trong mảng đang chìm

Bằng cách phân tích dữ liệu địa chấn dưới đáy biển, các nhà nghiên cứu đã lập bản đồ cấu trúc bên trong phần mảng kiến tạo đang chìm xuống.

Kết quả cho thấy bên trong mảng xuất hiện nhiều cấu trúc đứt gãy.

Một trong những cấu trúc đáng chú ý kéo dài khoảng bảy mươi lăm ki-lô-mét.

Các nhà khoa học cũng phát hiện bằng chứng cho thấy một phần của phiến kiến tạo đã bị dịch chuyển theo phương thẳng đứng khoảng năm ki-lô-mét.

Những con số này cho thấy đây không phải là những vết nứt nhỏ nằm trên bề mặt.

Chúng phản ánh những biến dạng có quy mô lớn bên trong một mảng kiến tạo đang bị kéo căng, uốn cong và phân tách khi tiếp tục chìm xuống lớp phủ.

Tại sao một số khu vực lại gần như im lặng?

Một trong những dấu hiệu đáng chú ý nhất là sự khác biệt về hoạt động địa chấn dọc theo các đứt gãy.

Ở một số khu vực, các nhà khoa học vẫn ghi nhận hoạt động động đất.

Nhưng ở những khu vực khác, hoạt động địa chấn lại tương đối yếu hoặc gần như im lặng.

Điều này có thể liên quan đến việc các phần của mảng đã bắt đầu tách khỏi nhau.

Khi hai khối đá vẫn liên kết chặt chẽ, chuyển động tương đối giữa chúng có thể tạo ra ứng suất và giải phóng năng lượng dưới dạng động đất.

Nhưng khi một phần mảng đã bị tách ra, sự liên kết giữa các khối có thể thay đổi đáng kể.

Nói cách khác, sự im lặng địa chấn tại một số khu vực cũng có thể trở thành dấu hiệu cho thấy cấu trúc bên dưới đang thay đổi.

Mảng kiến tạo có thể bị chia thành nhiều “mảnh” nhỏ

Một trong những điều thú vị nhất từ nghiên cứu này là vùng hút chìm có thể không kết thúc theo kiểu đột ngột.

Thay vào đó, quá trình có thể diễn ra theo từng giai đoạn.

Các đứt gãy lớn có thể chia một mảng kiến tạo thành nhiều phần nhỏ hơn. Những phần này sau đó có thể tiếp tục chuyển động theo những cách khác nhau.

Theo thời gian địa chất, một mảng lớn có thể biến thành tập hợp nhiều vi mảng.

Đây cũng có thể là lời giải thích cho sự tồn tại của một số mảnh vỏ đại dương cổ đại mà các nhà địa chất tìm thấy ở nhiều nơi trên thế giới.

Những mảnh vỏ này có thể là phần còn sót lại của các mảng kiến tạo từng tồn tại trong quá khứ nhưng sau đó đã bị phân mảnh khi các vùng hút chìm thay đổi hoặc kết thúc.

“Cửa sổ phiến chìm” có thể thay đổi hoạt động núi lửa

Phát hiện này đặc biệt đáng chú ý đối với nghiên cứu núi lửa.

Khi một phần của phiến kiến tạo đang chìm bị tách khỏi phần còn lại, có thể hình thành một khoảng trống bên trong hệ thống hút chìm.

Trong địa chất học, cấu trúc này được gọi là “slab window”, hay cửa sổ phiến chìm.

Thông thường, phiến kiến tạo lạnh đang chìm đóng vai trò như một phần của hệ thống kiểm soát sự tương tác giữa lớp vỏ và lớp phủ.

Nhưng nếu phiến bị đứt gãy và xuất hiện một khoảng trống, vật chất nóng hơn từ lớp phủ có thể trồi lên qua khu vực đó.

Điều này có thể làm thay đổi nhiệt độ và thành phần hóa học của khu vực bên trên, từ đó ảnh hưởng đến quá trình hình thành magma.

Và khi magma thay đổi, hoạt động núi lửa cũng có thể thay đổi theo.

Đây là một trong những lý do khiến việc nghiên cứu các vùng hút chìm đang tan rã có ý nghĩa rất lớn đối với khoa học núi lửa.

Không có nghĩa Cascadia sắp xảy ra một thảm họa

Một điểm rất quan trọng cần hiểu rõ là phát hiện này không có nghĩa khu vực Cascadia đang chuẩn bị xảy ra một trận động đất lớn ngay trong tương lai gần.

Các quá trình kiến tạo được mô tả trong nghiên cứu diễn ra trên quy mô thời gian địa chất, có thể kéo dài hàng triệu năm.

Trong khi đó, vùng hút chìm Cascadia vẫn là một khu vực có nguy cơ động đất và sóng thần rất lớn.

Việc phát hiện các cấu trúc đang phân mảnh bên dưới khu vực này giúp các nhà khoa học hiểu rõ hơn về lịch sử và sự tiến hóa của hệ thống kiến tạo, nhưng không thể dùng phát hiện này để dự đoán chính xác thời điểm một trận động đất lớn xảy ra.

Một “bức ảnh” hiếm về sự kết thúc của vùng hút chìm

Trong nhiều năm, các nhà địa chất đã biết rằng những vùng hút chìm cuối cùng có thể ngừng hoạt động.

Nhưng việc quan sát trực tiếp quá trình này là cực kỳ khó khăn.

Lý do rất đơn giản: quá trình diễn ra sâu dưới lòng đất và kéo dài trong thời gian quá lớn so với tuổi đời của con người.

Phát hiện mới tại khu vực Cascadia vì vậy có giá trị đặc biệt.

Nó cung cấp thêm bằng chứng cho giả thuyết rằng một vùng hút chìm có thể không biến mất hoàn toàn trong một thời điểm duy nhất, mà có thể từ từ phân rã thành nhiều phần.

Từ những vết nứt sâu bên trong mảng cho đến sự hình thành các vi mảng và những thay đổi có thể xảy ra trong dòng vật chất của lớp phủ, tất cả đều cho thấy Trái Đất không phải là một hành tinh có lớp vỏ bất động.

Nó luôn chuyển động.

Chỉ là phần lớn những chuyển động đó diễn ra chậm đến mức con người gần như không thể cảm nhận được.

Điều gì đang xảy ra bên dưới Trái Đất?

Hành tinh của chúng ta giống như một hệ thống khổng lồ luôn vận động.

Các mảng kiến tạo liên tục di chuyển.

Có nơi chúng va chạm.

Có nơi chúng tách ra.

Có nơi một mảng bị đẩy xuống sâu hàng trăm ki-lô-mét dưới bề mặt.

Và cũng có nơi, những mảng từng tồn tại hàng triệu năm bắt đầu bị xé thành từng phần.

Nghiên cứu tại Cascadia đang giúp các nhà khoa học nhìn thấy một giai đoạn đặc biệt trong vòng đời của một vùng hút chìm: giai đoạn nó bắt đầu tan rã.

Điều đáng kinh ngạc là những biến đổi xảy ra ở độ sâu hàng chục đến hàng trăm ki-lô-mét dưới mặt đất cuối cùng lại có thể liên quan đến những hiện tượng mà con người quan sát được trên bề mặt — từ động đất, địa hình cho đến núi lửa.

Và đó cũng là lời nhắc nhở rằng bên dưới lớp đất tưởng như vững chắc dưới chân chúng ta, Trái Đất vẫn đang chuyển động từng ngày.

Nguồn tham khảo: Nghiên cứu được công bố trên Science Advances.