Het vormingsmechanisme van het Adirondack-gebergte in de staat New York heeft lange tijd een geologisch mysterie gevormd, zeggen seismologische onderzoekers van de nabijgelegen Universiteit van Massachusetts Amherst. Er zijn er een paar voorgesteld, maar tot voor kort waren er geen instrumenten om ze te evalueren, zeggen postdoctoraal fellow Xiaotao Yang en assistent-professor Haiying Gao.

Nutsvoorzieningen, met behulp van een geavanceerde seismische beeldvormingsmethode en gegevens die alleen in de afgelopen vijf jaar beschikbaar zijn, ze hebben een gedetailleerd model geconstrueerd van de tektonische plaat - de korst en de bovenste stijve mantel van de lithosfeer onder het noordoosten van de Verenigde Staten - tot ongeveer 100 km, waarin ze een "kussen" met een lage dichtheid ontdekten, relatief licht gesteente. Ze zeggen dat een kolom van dit lichtere materiaal zich onder de Adirondacks lijkt te hebben geperst, mogelijk geëxpandeerd door warmte, om de koepelvormige bergen te vormen.

"Voor de eerste keer, we hebben enig direct bewijs van structuren onder het Adirondack-gebergte, en we laten zien dat deze functie en een voorbije periode van opleving verband houden met een veel grotere schaal, regionale situatie, ' zegt Yang.

"We stellen voor dat geologische processen de stroom van deze lagere dichtheid hebben veroorzaakt, relatief licht en drijvend materiaal met lage snelheid uit een groot reservoir in een breuk of een lege ruimte en het verzamelde zich daar in een kolom en werd opgetild. Het kan ook heet zijn geweest en thermisch zijn geëxpandeerd." Details verschijnen in het tijdschrift American Geophysical Union, Geofysische onderzoeksbrieven .

Een manier waarop de onderzoekers dit kussen en de kolom van afwijkend materiaal kunnen onderscheiden, is door de snelheid te meten van seismische golven die door de aarde reizen. legt Yang uit. "Seismische golven reizen langzamer door de lage dichtheid, materiaal met lage snelheid in vergelijking met omringende rotsen."

Hij en Gao brachten dit materiaal met lage snelheid in kaart op ongeveer 50-85 km onder het Adirondack-gebergte. "Deze lage-snelheidskenmerken kunnen het gevolg zijn van de opkomst van de asthenosfeer, een zwakke laag onder de lithosfeer, " merken de onderzoekers op. "De opwaartse kracht van de opwellende asthenosfeerstroom, samen met mogelijke thermische uitzetting, kan het mechanisme hebben geleverd dat het Adirondack-gebergte heeft gevormd."

De vraag hoe verschillende bergen zijn gevormd, bestaat al vele jaren, Yang zegt, en voor zeer grote functies zoals de 1, 500 mijl Appalachen, tektonische plaatgrensbotsingsprocessen zijn relatief goed begrepen. Maar voor bergen die volledig binnen één redelijk stabiele tektonische plaat liggen, bekend als intercratonische bergen, opwaartse mechanismen die niet grensgerelateerd zijn, zijn minder duidelijk.

"We willen meer weten over de vorming van dit soort bergen, " zegt Yang. "Vóór deze studie, we vermoedden dat de plaat van onderaf omhoog wordt geduwd om een ​​koepel te vormen, maar er was geen bewijs voor of tegen dit idee."

Voor dit werk, hij en Gao gebruikten gegevens van het EarthScope-programma van de National Science Foundation, een draagbare reeks seismometers die in de VS werden ingezet en die gedurende een aantal jaren systematisch van west naar oost werden verplaatst in de onderste 48 staten. Gegevens in het noordoosten van de VS zijn sinds 2013 openbaar beschikbaar. het verzamelen van dergelijke gegevens was "hit of miss, "Yang zegt, omdat seismometers ongelijk en dun verdeeld waren.

"EarthScope bood een veel fijnere gegevensdekking, " voegt hij eraan toe. "Het bood ons een echt unieke kans om deze studie uit te voeren, niet alleen vanwege de dichtheid van stations, maar ze waren gelijkmatig verdeeld, wat ons meer een 3D-begrip van de functies gaf. Om een ​​duidelijker beeld te krijgen, we maakten gebruik van een geavanceerde techniek, met simulatie van seismische golven die zich voortplanten in 3D-aarde."

"In plaats van aardbevingsgolven te gebruiken, onze techniek haalt seismische golven uit achtergrondgeluiden tussen elke twee stations, profiteren van de dicht verspreide seismische stations. U hebt ook een manier nodig om het proces van een enorme hoeveelheid gegevens af te handelen, "voegt hij eraan toe. Hiervoor, gebruikten ze het Massachusetts Green High Performance Computing Center in Holyoke, Massachusetts.

Op basis van hun observaties, hij en Gao geloven nu dat tussen 90 en 120 miljoen jaar geleden, de tektonische plaat onder de noordoostelijke VS ging over een geologische "hot spot, " die nu onder de westelijke Atlantische Oceaan ligt, voor de kust van Massachusetts, bekend als de onderzeese bergen van New England. Sommige studies suggereren dat de regio New England rond die tijd opbeurend was, die het gevolg kunnen zijn van hete puntverwarming. De hotspot-activiteiten hebben mogelijk ook warmte bijgedragen aan processen die het Adirondack-gebergte vormen.

Naast financiering van NSF en het EarthScope-programma van NSF, dit werk werd ondersteund door startfinanciering van UMass Amherst aan Gao's seismologisch laboratorium.