Исследование разрешает давнюю геологическую загадку: почему океанские острова вдали от границ тектонических плит, такие как остров Рождества в Индийском океане, содержат элементы, характерные для континентов. Ранее считалось, что эти материалы попадают в мантию через погружающиеся океанские плиты или поднимаются с мантийными плюмами из глубин Земли. Но эти объяснения не работали для многих вулканических регионов.
Распад континентов будит волны мантии, которые не успокаиваются миллионы лет
Ученые из Саутгемптонского университета открыли механизм, объясняющий, почему многие океанские острова содержат континентальные материалы. Оказалось, что при распаде континентов их глубинные слои медленно отслаиваются и переносятся на огромные расстояния в океанскую мантию, и волны мантии питают вулканическую активность десятки миллионов лет.
Часть нижней части континентальной мантии (кристаллические корни континентов). Это представляет собой материал, который, согласно исследованию, удаляется и смещается в сторону океанической мантии. Prof Tom Gernon, University of Southampton
Мантийные волны, открытые учеными, влияют не только на океаны, но и на процессы внутри континентов. Предыдущие исследования той же команды показали, что эти медленные волнообразные движения в мантии Земли могут провоцировать выходы алмазов и изменять ландшафты на расстоянии тысяч километров от краев тектонических плит. Это означает, что последствия континентального рифтинга распространяются гораздо шире, чем считалось ранее, затрагивая геологические процессы в масштабах целых регионов планеты.
Компоненты обогащенной мантии накапливаются в течение миллиардов лет в результате нескольких этапов обогащения. Это может происходить в результате восходящего движения (то есть обратного потока) углеродсодержащих расплавов из переходной зоны мантии, а также в результате перколяционного восходящего переноса карбонатных расплавов, происходящих из опускающихся субдукционных океанических плит. Символы в виде ромбов обозначают регионы, где, как считается, накапливаются алмазы.
Команда создала компьютерные симуляции, показавшие, что континенты разламываются не только на поверхности, но и отслаиваются снизу. Когда континенты разрываются, тектонические силы запускают «мантийную волну» на глубине 150-200 километров. Эта волна движется со скоростью в миллион раз медленнее улитки, постепенно отрывая фрагменты от континентальных корней. Затем эти фрагменты перемещаются — иногда более чем на 1000 километров — попадая в океанскую мантию. Работа опубликована в журнале Nature Geoscience.
Мантийные волны
Реконструкция тектонических плит 50 млн лет назад (азимутальная равновеликая проекция Ламберта на Южный полюс), показывающая распределение вулканических подводных гор по возрасту. Серая стрелка указывает на общее увеличение возраста вдали от западной Австралии.
«Мы обнаружили, что мантия все еще ощущает последствия распада континентов спустя долгое время после их разделения. Система не отключается, когда формируется новый океанский бассейн — мантия продолжает двигаться, реорганизовываться и транспортировать обогащенный материал далеко от места его происхождения», — отметил соавтор исследования профессор Саша Бруне из Центра геонаук имени Гельмгольца в Потсдаме.
Ученые проанализировали данные из провинции подводных гор Индийского океана, образовавшейся после распада суперконтинента Гондваны более 100 миллионов лет назад. Они обнаружили, что вскоре после разлома на поверхность поднялась магма с необычно обогащенным составом, а затем этот химический сигнал постепенно угасал в течение десятков миллионов лет.