Naukowcy odkryli, że jeden z najbardziej ekstremalnych wulkanicznych wydarzeń na Ziemi nie tylko zbudował ogromny podwodny płaskowyż. Dał też leżącej pod nim płycie oceanicznej kompletny chemiczny lifting. Zespół badawczy pod kierownictwem wykładowcy Azusy Shito z Okayama University of Science, współpracujący z profesorem nadzwyczajnym Akirą Ishikawą z Institute of Science Tokyo i profesor Masako Yoshikawą z Hiroshima University, wykorzystał fale sejsmiczne, aby zajrzeć pod Płaskowyż Ontong Java (OJP). Ich odkrycia, opublikowane w Geophysical Research Letters, sugerują, że ogromne objętości magmy przebiły się przez istniejącą płytę, tworząc sieci pionowych intruzji i chemicznie przekształcając otaczającą skałę.

Płyta oceaniczna pod OJP nie ma stosunkowo prostej struktury, jakiej oczekuje się od typowej płyty oceanicznej. Zamiast tego badacze znaleźli dowody na złożone wnętrze składające się z poziomych warstw przeciętych rojami pionowych kanałów magmowych, zwanych dajkami. Powstają one, gdy stopiona skała przepycha się przez szczeliny i stygnie w ich wnętrzu. Duże grupy takich intruzji, zwane rojami dajek, zachowują zapis intensywnej aktywności wulkanicznej długo po tym, jak magma stwardnieje. Zespół wykrył również niezwykle niskie prędkości fal sejsmicznych w płycie, co sugeruje, że magma wznosząca się z głębi Ziemi nie tylko przeszła przez nią – prawdopodobnie zmieniła również skład chemiczny płyty.

OJP leży pod zachodnim Oceanem Spokojnym i jest największym oceanicznym płaskowyżem na Ziemi, utworzonym około 110–120 milionów lat temu podczas największego wylewu wulkanicznego w historii Ziemi. Naukowcy sugerują, że erupcja uwolniła wystarczająco dużo ciepła, gazów i materiału wulkanicznego, aby poważnie zakłócić globalne środowisko, prawdopodobnie przyczyniając się do masowych wymierań poprzez zmianę chemii oceanów, klimatu i poziomu tlenu. Ostatnie badania wskazują, że wydarzenie mogło być napędzane przez termochemiczny pióropusz wznoszący się z głębi płaszcza – kolumnę niezwykle gorącego materiału, który różni się chemicznie od otaczającego płaszcza i może nieść zrecyklingowaną starożytną skorupę oceaniczną. Ale do tej pory naukowcy nie do końca rozumieli, jak ta magma wpływa na istniejącą płytę oceaniczną.

Aby zbadać płytę pod OJP, naukowcy przeanalizowali wysokoczęstotliwościowe sygnały sejsmiczne zwane falami Po i So, zarejestrowane przez oceaniczne sejsmometry denne wokół płaskowyżu oraz instrumenty na pobliskich wyspach. W typowych warunkach fale te przemieszczają się przez płyty oceaniczne i wielokrotnie rozpraszają się w warstwowych strukturach, co pozwala im podróżować na kilka tysięcy kilometrów. Ale fale zarejestrowane w pobliżu OJP zachowywały się nietypowo: fale Po poruszały się wydajnie, podczas gdy fale So znacznie osłabły. Ta wskazówka skłoniła naukowców do zastosowania modelowania fal sejsmicznych, które wykazało, że płyta zawiera warstwowe struktury (poziome uwarstwienie) przecięte rojami dajek (pionowe intruzje). Poziome uwarstwienie pozwala niektórym falom podróżować na duże odległości, podczas gdy pionowe intruzje zakłócają i osłabiają inne.

Zespół odkrył również, że zarówno fale Po, jak i So poruszały się znacznie wolniej pod płaskowyżem – co jest oznaką, że skały są gorętsze, mniej sztywne, spękane lub chemicznie różne od typowego materiału płaszcza. Doszli do wniosku, że sama struktura nie może wyjaśnić niskich prędkości, i proponują, że magma z termiczno-chemicznego pióropusza uniosła się przez płytę, utworzyła roje dajek, a następnie reagowała z otaczającą skałą płaszcza, powodując chemiczną modyfikację zwaną refertylizacją. Ma to miejsce, gdy magma przywraca składniki chemiczne skale płaszcza, które wcześniej utraciła podczas częściowego topnienia. Płaszcz składa się głównie z perydotytu; gdy część się topi, niektóre pierwiastki są usuwane, a późniejsza magma może je zwrócić, zmieniając skład mineralny i właściwości fizyczne skały.

Wyniki sugerują, że masywne wydarzenia wulkaniczne mogą zrobić więcej niż tylko pokryć dno morskie lawą – mogą spękać płytę oceaniczną, utworzyć rozległe sieci dajek i zmienić chemiczny skład płyty.