Zatopione płyty tektoniczne można śledzić setki kilometrów w głąb płaszcza
Płyta oceaniczna nie znika natychmiast po wejściu pod inną płytę. Chłodny, gęsty fragment litosfery może zachować odmienną temperaturę i właściwości sejsmiczne podczas zanurzania się setki kilometrów w płaszcz. W tomografii sejsmicznej takie slab-y często pojawiają się jako obszary, przez które fale przechodzą szybciej niż przez otoczenie. Dzięki temu geofizycy mogą obserwować trójwymiarową geometrię subdukcji, sprawdzać, czy płyta zatrzymuje się w strefie przejściowej około 410–660 km, czy przenika głębiej, i odtwarzać historię dawnych granic płyt.
Subdukcja nie kończy się na linii rowu oceanicznego
Na powierzchni strefę subdukcji widzimy jako rów oceaniczny, pas trzęsień ziemi i często łuk wulkaniczny. Sama zanurzająca się płyta ciągnie się jednak daleko pod tymi strukturami. Z początku jej przebieg można śledzić dzięki ogniskom trzęsień powstających wewnątrz slab-u. Jeszcze głębiej pomocna staje się tomografia: zimna litosfera różni się sprężystością od cieplejszego płaszcza, a to wpływa na prędkość fal. Powstaje coś w rodzaju sejsmicznego śladu zanurzonej płyty.
Dlaczego chłodna płyta pozostaje widoczna
Przewodzenie ciepła w skałach jest powolne. Duży fragment oceanicznej litosfery może więc zachować niższą temperaturę od otoczenia przez bardzo długi czas podczas opadania. Temperatura wpływa na gęstość i moduły sprężystości, dlatego fale sejsmiczne często biegną przez chłodny slab szybciej. Nie jest to jednak jedyny możliwy czynnik: znaczenie mają też przemiany fazowe i skład. Dlatego naukowcy nie nazywają automatycznie każdej szybkiej anomalii „płytą”, lecz sprawdzają zgodność z geometrią strefy subdukcji i innymi danymi.
Nie wszystkie płyty zachowują się tak samo
Strefa przejściowa płaszcza między około 410 a 660 km zawiera przemiany mineralne, które wpływają na wyporność i lepkość. W jednych regionach slab-y wydają się przebijać granicę 660 km i schodzić do dolnego płaszcza, w innych spłaszczają się lub zalegają w pobliżu strefy przejściowej. Te różnice są ważnym testem modeli konwekcji całego płaszcza. Pokazują, że wnętrze nie działa jak prosty przenośnik taśmowy, lecz jak złożony, trójwymiarowy układ przepływu.
Można znaleźć ślady granic płyt, których już nie ma na powierzchni
Jeżeli dawny ocean został całkowicie zamknięty, jego płyta może nadal pozostawiać anomalię w płaszczu długo po zniknięciu dawnego grzbietu czy rowu z mapy powierzchniowej. Łącząc obrazy sejsmiczne z rekonstrukcjami ruchu kontynentów, geolodzy próbują dopasować głębokie slab-y do dawnych stref subdukcji. W ten sposób wnętrze planety staje się dodatkowym archiwum tektonicznym — nie w postaci skał dostępnych w terenie, lecz struktur termicznych ukrytych setki lub tysiące kilometrów pod nami.
Niektóre płyty przebijają strefę przejściową, inne się na niej „kładą”
W pobliżu około 660 km zmieniają się fazy mineralne i własności płaszcza. Tomografia pokazuje, że zachowanie subdukujących płyt w tym rejonie jest zróżnicowane: część zimnego materiału może przenikać do dolnego płaszcza, a część spłaszcza się lub stagnuje w pobliżu granicy przez długi czas. Geometria zależy od historii subdukcji, wieku i temperatury płyty oraz przepływu otaczającego płaszcza. Oznacza to, że subdukcja nie jest wszędzie prostą taśmą opadającą pionowo do jądra.
Trzęsienia pokazują część płyty inną metodą niż tomografia
W strefach subdukcji ogniska trzęsień układają się w nachylone pasy schodzące w głąb Ziemi, zwane strefami Wadatiego–Benioffa. Dają one bezpośrednią wskazówkę, gdzie znajduje się chłodna płyta w górnym płaszczu i strefie przejściowej. Głębiej aktywność sejsmiczna zanika i dalszy przebieg trzeba śledzić głównie tomograficznie. Zgodność położenia anomalii szybkich fal z pasem trzęsień w płytszej części wzmacnia interpretację, że podobne anomalie niżej są kontynuacją zanurzonej litosfery.
Slab może przechowywać historię dawnej geografii
Ponieważ zatopiony fragment litosfery potrzebuje bardzo dużo czasu, by ogrzać się i wymieszać z otoczeniem, tomografia może ujawniać struktury związane z oceanami i granicami płyt, które na powierzchni już nie istnieją. Ich położenie pomaga testować rekonstrukcje ruchu kontynentów. Głęboki płaszcz staje się dzięki temu częściowo zachowanym archiwum dawnej tektoniki, choć odczyt tego archiwum wymaga modeli przepływu i czasu opadania płyt.