Геологи обнаружили, что континенты отслаиваются снизу и исчезают в мантии
Исследователи из Саутгемптонского университета (Великобритания) совместно с коллегами из Германии, Канады и Уэльса предложили новое объяснение того, как под океанами появляются вулканы вдали от границ тектонических плит.
Их работа, опубликованная в Nature Geoscience, показывает: континенты не только расползаются на поверхности, но и постепенно «отслаиваются» снизу, отправляя свои глубинные фрагменты в океаническую мантию.
Загадка вулканов посреди океанов
Многие острова, включая остров Рождества в Индийском океане, содержат породы, богатые элементами, свойственными континентальной коре. Это давно ставило геологов в тупик: как «кусочки континентов» оказались в центре океанов, вдали от привычных зон столкновения плит?
Ранее предполагалось, что такие обогащенные элементы поднимаются из глубины вместе с мантийными плюмами — горячими потоками расплавленных пород. Другая гипотеза связывала их с материалом, переработанным при погружении океанических плит. Но ни одна из этих версий не объясняла полностью наблюдаемые химические аномалии.
«Мы уже десятки лет знаем, что участки мантии под океанами выглядят странно загрязненными, как будто туда каким-то образом попали части древних континентов. Но до сих пор никто не мог убедительно показать, каким образом этот материал туда попадает», — говорит профессор наук о Земле Томас Гернон, руководитель исследования.
Как Земля сбрасывает «корку» снизу
Ученые смоделировали процесс, происходящий, когда континенты расходятся. Под действием глубоких тектонических сил в нижней мантии возникает волна нестабильности — нечто вроде «мантийной волны», которая медленно движется вдоль основания континентов. На глубине около 150–200 километров она ослабляет их корни, словно подрезая снизу.
Этот процесс идет невероятно медленно — всего в миллионную часть скорости улитки. Но за миллионы лет он способен отделить значительные массы горных пород, которые затем смещаются в сторону океанской мантии. Эти фрагменты становятся топливом для вулканов, чья активность может продолжаться десятки миллионов лет после распада континентов.
Профессор Саша Брюн из Центра геологических наук имени Гельмгольца (GFZ, Потсдам) отмечает:
«Мы обнаружили, что мантия еще долго ощущает последствия распада континентов. Даже когда формируется новый океанический бассейн, система не останавливается — она продолжает двигаться, перенося обогащенный материал всё дальше от исходной точки».
Следы древних материков в океанах
Чтобы проверить гипотезу, группа исследовала геохимические данные из Индийского океана — в частности, из области подводных гор, образовавшихся после распада суперконтинента Гондвана более 100 миллионов лет назад. Анализ показал: вскоре после распада континента в мантии действительно возник всплеск необычно обогащенной магмы. Со временем химический «отпечаток» стал слабеть, что указывает на постепенное истощение потока континентального материала.
Любопытно, что процесс происходил без участия мантийного плюма — горячего столба вещества, который ранее считался обязательным источником подобной активности.
«Мы не отвергаем существование плюмов, но теперь у нас есть еще один, совершенно новый механизм, который помогает понять, как формируется химический состав мантии. Мантийные волны могут переносить сгустки континентального вещества на тысячи километров, оставляя после себя долгоживущий химический след», — уточняет профессор Гернон.
Новое понимание динамики Земли
Это открытие не только объясняет происхождение изолированных океанических вулканов, но и меняет представление о глубинной динамике планеты. Предыдущие исследования той же группы показали, что подобные волны в мантии могут вызывать даже извержения алмазов и влиять на рельеф континентов за тысячи километров от тектонических границ. Получается, что Земля гораздо «живее» в своих глубинах, чем казалось раньше: она медленно сбрасывает с себя слои снизу, как древнее дерево, которое обновляет кору.