Usando dados sísmicos e supercomputadores, Geofísicos da Rice University realizaram uma tomografia computadorizada sísmica maciça do manto superior abaixo do planalto tibetano e concluíram que a metade sul do "Teto do Mundo" se formou em menos de um quarto do tempo desde o início da Índia-Eurásia continental colisão.

A pesquisa, que aparece online esta semana no jornal Nature Communications , descobre que a grande elevação do sul do Tibete foi amplamente alcançada em 10 milhões de anos. A colisão tectônica da Índia Continental com a Ásia começou há cerca de 45 milhões de anos.

"As características que vemos em nossa imagem tomográfica são muito diferentes do que foi visto antes usando as técnicas tradicionais de inversão sísmica, "disse Min Chen, o cientista pesquisador da Rice que chefiava o projeto. "Porque usamos inversão de forma de onda completa para assimilar um grande conjunto de dados sísmicos, pudemos ver mais claramente como a litosfera do manto superior abaixo do sul do Tibete difere daquela da região circundante. Nossa imagem sísmica sugere que a litosfera tibetana engrossou e formou uma raiz mais densa que se separou e se afundou ainda mais no manto. Concluímos que a maior parte da elevação no sul do Tibete provavelmente ocorreu quando essa raiz litosférica se rompeu. "

A pesquisa pode ajudar a responder a perguntas de longa data sobre a formação do Tibete. Conhecido como o "Teto do Mundo, "o planalto tibetano fica a mais de cinco quilômetros acima do nível do mar. A história básica por trás de sua criação - a colisão tectônica entre os continentes indiano e euro-asiático - é bem conhecida por crianças em idade escolar em todo o mundo, mas os detalhes específicos permaneceram indefinidos. Por exemplo, o que faz com que o planalto suba e como sua alta elevação afeta o clima da Terra?

"A principal teoria afirma que o planalto aumentou continuamente depois que a colisão continental Índia-Eurásia começou, e que o planalto é mantido pelo movimento para o norte da placa indiana, que força o planalto a encurtar horizontalmente e mover-se para cima simultaneamente, "disse o co-autor do estudo Fenglin Niu, um professor de Ciências da Terra na Rice. "Nossas descobertas apóiam um cenário diferente, uma elevação mais rápida e pulsante do sul do Tibete. "

Chen e seus colegas levaram três anos para concluir seu modelo tomográfico da crosta e da estrutura do manto superior abaixo do Tibete. O modelo é baseado em leituras de milhares de estações sísmicas na China, Japão e outros países da Ásia Oriental. Os sismômetros registram o tempo de chegada e a amplitude das ondas sísmicas, pulsos de energia que são liberados por terremotos e que viajam pela Terra. O tempo de chegada de uma onda sísmica em um sismômetro específico depende do tipo de rocha pela qual ela passou. Trabalhar retroativamente a partir das leituras dos instrumentos para calcular os fatores que os produziram é algo que os cientistas chamam de problema inverso, e os problemas sismológicos inversos com formas de onda completas incorporando todos os tipos de ondas sísmicas utilizáveis ​​são alguns dos problemas inversos mais complexos a serem resolvidos.

Chen e seus colegas usaram uma técnica chamada inversão de forma de onda completa, "uma técnica iterativa de correspondência de forma de onda completa que usa um código numérico complicado que requer computação paralela em supercomputadores, " ela disse.

"A técnica realmente nos permite usar todos os movimentos de um grande número de sismógrafos para construir um modelo 3-D mais realista do interior da Terra, da mesma forma que as baleias ou morcegos usam a localização de eco, "disse ela." As estações sísmicas são como as orelhas do animal, mas o eco que eles estão ouvindo é uma onda sísmica que foi transmitida através ou rebatida de feições subterrâneas dentro da Terra. "

O modelo tomográfico inclui recursos a uma profundidade de cerca de 500 milhas abaixo do Tibete e das montanhas do Himalaia. O modelo foi calculado no cluster de computação DAVinCI de Rice e em supercomputadores da University of Texas que fazem parte do Extreme Science and Engineering Discovery Environment (XSEDE) da National Science Foundation.

"O mecanismo que levou à ascensão do Sul do Tibete é chamado de espessamento e afundamento litosféricos, "Disse Chen." Isso aconteceu por causa da convergência de duas placas continentais, que são flutuantes e não são fáceis de subduzir sob a outra placa. Um dos pratos, neste caso, do lado tibetano, era mais deformável que o outro, e começou a se deformar cerca de 45 milhões de anos atrás, quando a colisão começou. A crosta e a tampa rígida do manto superior - a litosfera - deformaram e engrossaram, e a parte inferior mais densa desta litosfera espessa finalmente afundou, ou se separou do resto da litosfera. Hoje, em nosso modelo, podemos ver uma seção em forma de T desta litosfera naufragada que se estende de uma profundidade de cerca de 250 quilômetros a pelo menos 660 quilômetros. "

Chen disse que depois que a raiz litosférica mais densa se separou, a litosfera restante sob o sul do Tibete experimentou uma rápida elevação em resposta.

"A peça em forma de T da litosfera afundada afundou mais profundamente no manto e também induziu a ressurgência quente da astenosfera, que leva ao magmatismo de superfície no sul do Tibete, " ela disse.

Tal magmatismo está documentado no registro rochoso da região, começando há cerca de 30 milhões de anos, em uma época conhecida como Oligoceno.

"A correlação espacial entre nosso modelo tomográfico e o magmatismo oligoceno sugere que a elevação do sul do Tibete aconteceu em um período geológico relativamente curto que poderia ter durado apenas 5 milhões de anos, "Chen disse.