Voor het eerst is een oceanisch plateau waargenomen in de onderste mantel van de aarde, 800 kilometer diep onder Oost-Siberië, de geboorteplaats van Hawaï terug te dringen tot 100 miljoen jaar, zegt een geofysicus van de Michigan State University.

De ontdekking kwam toen Songqiao "Shawn" Wei, een bijzonder universitair docent geologische wetenschappen aan de afdeling Aard- en Milieuwetenschappen van MSU, merkte iets ongewoons op in zijn gegevens met behulp van baanbrekende technieken. Wei's onderzoek wordt op 20 november gepubliceerd in het tijdschrift Wetenschap .

De aardmantel is grotendeels massief, maar bij een mid-oceanische rug smelt het en creëert nieuwe oceanische korst tussen twee tektonische platen zoals de Pacifische plaat. Typisch, deze nieuwe korst van de Stille Oceaan heeft een uniforme dikte van vier mijl, zei Wei.

Terwijl de platen blijven bewegen, een hete pluim van vaste rotsen stijgt langzaam op in de mantel en smelt de tektonische plaat om vulkanen zoals de Hawaiiaanse eilanden te creëren. De mantelpluim heeft een paddenstoelachtige vorm met een brede kop van duizenden kilometers breed en een dunne staart van slechts een paar honderd mijl in doorsnee.

Wei zei dat zodra deze paddenstoelkop het aardoppervlak in de oceaan bereikt, het strekt zich uit en wordt plat, terwijl het de overheersende tektonische plaat smelt om een ​​pannenkoekvormig, 20 mijl dik oceanisch plateau te vormen. Dit proces gaat door naarmate meer van de mantel het oppervlak bereikt en de overheersende plaat blijft bewegen. Overuren, wat overblijft is een gestippeld pad van eilanden.

"Normaal gesproken, je zou een pannenkoekvormig oceanisch plateau zien, gecreëerd door de kop van de paddenstoel, gevolgd door een gestippelde keten van eilanden gecreëerd door de staart van de paddenstoel, ' zei Wei. 'De Hawaïaanse eilanden zijn het einde van de staart, maar waar is de pannenkoekenkop van Hawaï?'

Er zijn nog steeds discussies over de vraag of elke mantelpluim tijdens zijn vroegste geschiedenis een "pannenkoek" creëert, en de uiteindelijke bestemming van deze pannenkoekvormige oceanische plateaus. Proberen oude oceanische korst te vinden, inclusief oude oceanische plateaus, is moeilijk omdat de korst mogelijk in of onder een oceanische greppel is gezakt of is weggegleden en van het aardoppervlak is verdwenen.

Hoewel wetenschappers over het algemeen geloven dat de oceanische korst na subductie in de aardmantel wordt bewaard, het is meestal te dun om waar te nemen met conventionele technologie, zoals seismische tomografie. Tot nu toe, dit is wat Wei dacht dat er gebeurde met de "pannenkoek" van Hawaï totdat hij een verrassend signaal in de gegevens ontdekte.

"Ik zag een ongewoon dik stuk oceanische korst ongeveer 500 mijl onder het aardoppervlak, " zei hij. "De dikte van dit stuk korst maakte het te onderscheiden, maar het was nog steeds te dun en te diep om gemakkelijk te vinden."

Wei en zijn team verzamelden de grootste dataset van een specifiek type seismogrammen en voerden big data-analyse en numerieke simulaties uit op de High-Performance Computing Cluster die wordt beheerd door het MSU Institute for Cyber-Enabled Research. Zijn medewerkers zijn onder meer:​​Peter M. Shearer van het Scripps Institute of Oceanography; Carolina Lithgow-Bertelloni en Lars Stixrude van de Universiteit van Californië, Los Angeles; en Dongdong Tian van MSU.

Het team combineerde ook de sterke punten van seismische tomografie, seismische reflectie en minerale fysica. Seismische tomografie van eerder gepubliceerd werk creëert een 3D-beeld dat een vaag beeld van de oude Pacifische plaat in de mantel onthulde. Seismische reflectieresultaten - de kernwaarneming van dit werk - hielpen de onderzoekers om de dikke korst op grote diepten te vinden. Minerale fysica werd door het team gebruikt om te bewijzen dat het gedetecteerde signaal wijst op een stuk oceanisch plateau.

Modellering van plaatreconstructie hielp de onderzoekers het nieuw gevonden oceanische plateau te koppelen aan de Hawaiiaanse "pannenkoek" die ongeveer 100 miljoen jaar geleden werd gecreëerd tijdens de vorming van de Hawaii-hotspot.

Een hypothese is dat de "pannenkoek" van Hawaï in twee stukken brak.

Eén stuk maakte deel uit van de Izanagi-plaat die in de Aleoeten-trog is gezonken en ongeveer 70-80 miljoen jaar geleden is verdwenen. Het andere stuk maakte deel uit van de Pacifische plaat en nadat het 20-30 miljoen jaar geleden de Kamtsjatka-trog was binnengegaan, de zware oceanische korst zonk later diep in de aardmantel totdat Wei en zijn team het zagen.

Deze ontdekking geeft niet alleen aanwijzingen voor de vroege geschiedenis van Hawaï, maar werpt ook licht op de evolutie van andere hotspots, onderzeese bergen en oceanische platen. De onderzoekers zijn van plan om deze nieuwe techniek te gebruiken die seismische tomografie combineert, seismische reflectie en minerale fysica om andere "ontbrekende pannenkoeken" te vinden en om verder te zoeken naar bewijs van oudere stukken van de oceanische korst van de aarde in de diepe aarde.