Međunarodni istraživački tim na čelu sa prof. dr Tomoom Katsurom sa Bavarskog istraživačkog instituta za eksperimentalnu geohemiju i geofiziku Univerziteta u Bajrojtu otkrio je zašto stene u unutrašnjosti Zemlje odjednom postaju viskoznije na dubinama od 800 do 1.200 km. Uzrok ove promene su stene obogaćene bridžmanitom koje čine veći deo donjeg plašta Zemlje ispod oko 1.000 km. Ove stene imaju mnogo veću veličinu zrna od stena iznad njih, što dovodi do visokog viskoziteta. Novi nalazi su objavljeni u časopisu Nature.
Bridžmanit je najzastupljeniji mineral u donjem plaštu Zemlje, koji se proteže od dubine od 660 km do 2.900 km i zauzima oko polovine cele Zemlje. Naučnici iz Nemačke, Kine, Francuske, Ujedinjenog Kraljevstva i SAD otkrili su da se veličina zrna bridžmanita povećava na dubini od oko 1.000 km, pošto su stene donjeg plašta obogaćene bridžmanitom sa povećanjem dubine. Kao rezultat, dolazi do značajnog povećanja viskoziteta u plićem delu donjeg plašta jer viskoznost ima pozitivnu zavisnost od veličine zrna.
Plići deo donjeg omotača čini pirolit. Ova stena sadrži 20 vol% drugih minerala pored bridžmanita. Ovi dodatni minerali sprečavaju rast zrna bridžmanita. S druge strane, postoje mnogo manji udeo takvih minerala u stenama obogaćenim bridžmanitom, gde bridžmanit može slobodno da raste do velikih zrna.
Nastali skok viskoziteta utiče na širok spektar geofizičkih i geohemijskih procesa. „Iako potopljene ploče prilično glatko tonu u donji omotač, njihovo potonuće je usporeno u plitkom delu donjeg omotača. postaju brze iznad 1.000 km dubine. Iako su ova zapažanja bila teška za razumevanje, sada ih možemo racionalno objasniti“, kaže prvi autor, prof. dr Hongzhan Fei, koji je bio istraživač na Bavarskom istraživačkom institutu za eksperimentalnu geohemiju i geofiziku i je sada profesor na jednom od najboljih univerziteta u Kini, Univerzitetu Zhejiang u Hangdžouu.
Visoko viskozne stene obogaćene bridžmanitom formirane su u ranoj istoriji Zemlje. Pošto su tako viskozni, konvekcija plašta ne može da ih pomeša sa drugim komponentama plašta. Kao rezultat toga, stene obogaćene bridžmanitom bile su očuvane u dubokom donjem plaštu milijardama godina.
Prof. dr Tomoo Katsura, katedra za strukturu i dinamiku zemaljskog materijala na BGI, povezuje nove rezultate istraživanja sa seizmičkim posmatranjima. „Seizmolozi su pokazali da mnoge potopljene ploče stagniraju u sloju između 600 i 1.500 km dubine. Takođe su pokazali da, iako se perjanice uzdižu vertikalno i mogu se jasno snimiti ispod dubine od 1.000 km, postaje teško uočiti ih iznad ove dubine. Naša nova teorija može objasniti ova zapažanja. Pošto se viskozitet povećava sa dubinom, ploče imaju poteškoća da prodru u regione dublje od 1000 km. S druge strane, perjanice se brže podižu na ovoj dubini, tako da perjanice postaju tanje i teško ih je slika“, objašnjava Katsura.
