Nature: континенты Земли медленно отслаиваются

Фото из открытых источников

Геологи разгадали вековую тайну океанического вулканизма и тектоники плит, объяснив, почему некоторые острова содержат так много континентального материала, несмотря на их удаленность от континентальных плит. Новое исследование было опубликовано в журнале Nature Geoscience.

Согласно результатам моделирования и химического анализа, проведенного в Университете Саутгемптона, эти запутанные механизмы возникают, когда континенты отслаиваются снизу беспокойными тектоническими силами Земли посредством медленных, катящихся «мантийных волн».

Когда континентальные плиты расходятся и расходятся, горячая и (невероятно) медленно текущая верхняя мантия обнажает их у самых корней. Этот размытый материал затем разносится далеко, обогащая океаническую мантию и подпитывая вулканизм на протяжении веков.

«Мы уже десятки лет знаем, что участки мантии под океанами выглядят странно загрязненными, как будто части древних континентов каким-то образом оказались там», — объясняет ведущий автор исследования Томас Гернон из Саутгемптонского университета.

Ученые ранее пытались объяснить это по-разному.

Возможно, океаническая мантия была «загрязнена» осадками, которые подверглись переработке по мере погружения земной коры в мантию в процессе, называемом субдукцией.

Или, возможно, колонны горячих пород, называемые мантийными плюмами, принесли с собой обогащенный материал, поднимаясь из глубин Земли к поверхности.

Эти процессы могут вносить свой вклад, но они не отражают всей картины, поскольку в некоторых обогащенных областях практически отсутствуют признаки переработки коры или горячего плюма. Кроме того, обогащение в океанической мантии, по-видимому, неоднородно и обусловлено мозаикой пород разного возраста.

Теория «мантийных волн», сдирающих земную кору, объясняет процесс обогащения: когда континент распадается, это запускает цепь нестабильностей, или мантийных волн, которые распространяются вдоль основания континентов на глубине от 150 до 200 километров.

Это стремительное движение отрывает континенты снизу, у их корней, и может переносить континентальный материал на расстояние более 1000 километров к океанической мантии, подпитывая вулканические извержения, которые могут продолжаться десятки миллионов лет.

Это очень медленный процесс, происходящий по геологическим меркам. Сказать, что это происходит со скоростью улитки, — значит ничего не сказать: континентальные осколки сносятся в океаны со скоростью, которая в миллион раз медленнее скорости улитки.

Такие длительные временные рамки означают, что континенты оставляют свой химический след еще долгое время после своего распада.

«Мы обнаружили, что мантия все еще ощущает последствия распада континентов еще долгое время после того, как сами континенты разделились», — говорит Саша Брюн из Потсдамского университета. «Система не выключается, когда образуется новый океанический бассейн — мантия продолжает двигаться, реорганизовываться и переносить обогащённый материал далеко от места своего возникновения».

Цепь подводных вулканов и гор в Индийском океане служит дополнительным доказательством. Когда-то располагавшаяся у северо-востока Австралии, эта цепь включает в себя остров Рождества и образовалась более 150 миллионов лет назад в результате распада суперконтинента Гондвана.

В этом регионе не обнаружено явных признаков мантийных плюмов. Вместо этого здесь наблюдается профиль обогащенного вулканизма, произошедшего в течение 50 миллионов лет после распада континента. Со временем это обогащение постепенно снижалось, что согласуется с модельными прогнозами исследователей.

Помимо разгадки тайн обычного материала в океанах и неожиданной вулканической деятельности вдали от тектонических границ, эта исследовательская группа недавно раскрыла еще несколько секретов геологических наук.

Они обнаружили, что медленные, катящиеся мантийные волны также могут вызывать извержение богатой алмазами магмы из глубин Земли. Наконец, эти же мантийные волны могут вызывать подъём континентов, заставляя, казалось бы, стабильные части континентов подниматься более чем на километр, формируя некоторые из «величайших топографических особенностей планеты».