Ученые обнаружили глубокие земные импульсы под Африкой

Фото из открытых источников

Исследования, проведенные учеными-геологами из Университета Саутгемптона, обнаружили свидетельства ритмичных всплесков расплавленной мантийной породы, поднимающихся из глубины Земли под Африкой. Эти импульсы постепенно разрывают континент на части и формируют новый океан.

Результаты исследования, опубликованные в журнале Nature Geoscience, показывают, что регион Афар в Эфиопии находится под слоем горячей мантии, который пульсирует вверх, словно бьющееся сердце.

Открытие группы показывает, как восходящий поток горячего материала из глубин мантии находится под сильным влиянием тектонических плит — массивных твердых плит земной коры, — которые находятся над ним.

На протяжении миллионов лет, по мере того как тектонические плиты разрываются в рифтовых зонах, таких как Афар, они растягиваются и истончаются — почти как мягкий пластилин — пока не разрываются. Этот разрыв знаменует рождение нового океанического бассейна.

«Мы обнаружили, что мантия под Афаром не является однородной или неподвижной — она пульсирует, и эти импульсы несут в себе отчетливые химические сигнатуры. Эти восходящие импульсы частично расплавленной мантии направляются рифтовыми плитами выше. Это важно для того, как мы думаем о взаимодействии между недрами Земли и ее поверхностью», - сказала ведущий автор исследования Эмма Уоттс.

В проекте приняли участие эксперты из 10 учреждений, включая Университет Саутгемптона, Университет Суонси, Университет Ланкастера, Университеты Флоренции и Пизы, GEOMAR в Германии, Дублинский институт перспективных исследований, Университет Аддис-Абебы и Немецкий исследовательский центр наук о Земле GFZ.

Регион Афар — редкое место на Земле, где сходятся три тектонических разлома: Главный Эфиопский разлом, разлом Красного моря и разлом Аденского залива.

Геологи давно подозревали, что под регионом находится горячий подъем мантии, иногда называемый плюмом, который способствует расширению коры и рождению будущего океанического бассейна. Но до сих пор было мало известно о структуре этого подъема или о том, как он ведет себя под рифтовыми плитами.

Группа собрала более 130 образцов вулканических пород со всего региона Афар и Главного Эфиопского разлома.

Они использовали эти данные, а также существующие данные и передовое статистическое моделирование для исследования структуры коры и мантии, а также содержащихся в них расплавов.

Их результаты показывают, что под регионом Афар находится единый асимметричный плюм с отчетливыми химическими полосами, которые повторяются по всей рифтовой системе, как геологические штрихкоды. Эти узоры различаются по интервалам в зависимости от тектонических условий в каждом рифтовом рукаве.

«Химические полосы указывают на то, что струя пульсирует, как сердцебиение. Эти импульсы, по-видимому, ведут себя по-разному в зависимости от толщины плиты и того, насколько быстро она разрывается. В быстро расширяющихся разломах, таких как Красное море, импульсы распространяются более эффективно и регулярно, как импульс по узкой артерии», - сказал соавтор исследования профессор Том Джернон из Университета Саутгемптона.

Новое исследование показывает, что мантийный плюм под регионом Афар не статичен, а динамичен и реагирует на тектоническую плиту над ним.

«Мы обнаружили, что эволюция глубоких мантийных подъемов тесно связана с движением плит над ними. Это имеет глубокие последствия для того, как мы интерпретируем поверхностный вулканизм, сейсмическую активность и процесс распада континентов», - добавил соавтор исследования Дерек Кейр из Университета Саутгемптона и Университета Флоренции. «Работа показывает, что глубокие мантийные подъемы могут протекать под основанием тектонических плит и способствовать сосредоточению вулканической активности там, где тектоническая плита наиболее тонка. Последующие исследования включают понимание того, как и с какой скоростью происходит течение мантии под плитами».

«Работа с исследователями с различным опытом работы в различных учреждениях, как мы делали в этом проекте, имеет важное значение для раскрытия процессов, происходящих под поверхностью Земли, и их связи с недавним вулканизмом. Без использования различных методов трудно увидеть полную картину, как будто собираешь пазл, когда у тебя нет всех его частей», - резюмирует Уоттс.