В одной горной породе зафиксированы сразу два вида субдукции

Фото из открытых источников

Когда сталкиваются две тектонические плиты, одна плита погружается под другую — этот процесс известен как «субдукция». Международная исследовательская группа под руководством Гёттингенского университета обнаружила в Папуа-Новой Гвинее горную породу, которая четыре миллиона лет назад прошла более 90 км в зону субдукции. 

Эта порода свидетельствует о необычном путешествии, с более высокими, чем ожидалось, температурными условиями на глубине около 45 км. Это изменение от очень горячей субдукции на этой глубине к более распространенной более холодной субдукции на конечной глубине ставит под сомнение представления ученых о термической структуре зон субдукции. Результаты были опубликованы в журнале Nature Geoscience.

Зоны субдукции являются местами землетрясений и вулканической активности, а также отвечают за долгосрочную стабилизацию климата Земли на протяжении миллионов лет, выступая в качестве рециркуляционного клапана для таких молекул, как углекислый газ. Из-за высокого давления в зонах субдукции образуется красно-зеленая порода, называемая «эклогитом». Исследователи изучили такой эклогит с помощью сочетания передовых методов. Они обнаружили крошечные включения коэсита — минерала, для образования которого необходимы условия сверхвысокого давления, — заключенные внутри другого минерала во время формирования породы. 

Исследователи пришли к выводу, что порода подверглась глубокой субдукции, по меньшей мере, на глубине 90 км ниже поверхности Земли, и испытывала температуру около 800 °C. Что наиболее интересно, им удалось реконструировать, что температура на половине глубины была всего на 100 °C ниже. Ян Шёниг из Геологического центра Гёттингенского университета объясняет: «Обнаружение этого перехода от горячей к холодной субдукции было неожиданным, поскольку это противоречит нашим современным термическим моделям зон субдукции».

Ранее уже сообщалось о породах, в которых зафиксированы более высокие, чем ожидалось, температуры, но это первый случай, когда переход от мелководья к большой глубине с сопутствующим изменением относительно более низких температур был показан настолько четко. Возможные объяснения: либо породы нагреваются на малой глубине гораздо сильнее, чем предполагалось ранее, из-за сдвигового напряжения на границах плит; либо зона субдукции еще не успела эволюционировать до ожидаемых более низких температур; либо сочетание обоих факторов. Это исследование демонстрирует необходимость лучшего понимания таких систем для оценки их влияния на землетрясения, вулканическую активность и основные геохимические циклы, такие как долгосрочный углеродный цикл. Эти знания также прольют свет на то, как субдукция функционировала на протяжении миллионов и миллиардов лет и продолжает функционировать сегодня.