Земля сбрасывает старую кожу: скрытый от глаз процесс утаскивает континенты в мантию и будит вулканы

Учёные открыли механизм, который меняет представление о том, как ведут себя континенты и что происходит с их глубокими слоями после раскола. Исследование международной группы геологов показывает: части континентальных плит могут медленно отслаиваться снизу и переноситься в океаническую мантию. Этот процесс усиливает вулканическую активность вдали от тектонических границ и объясняет химические аномалии океанических островов.

Что происходит под континентами

Группа исследователей из Саутгемптонского университета и других научных центров выявила, что глубокие фрагменты континентальных плит могут отделяться и погружаться в горячие слои под океанами. Двигаясь под действием медленных мантийных токов, эти обломки сохраняют свои химические свойства и постепенно включаются в магматические процессы.

Такой механизм объясняет загадку, над которой геологи размышляли десятилетиями: почему вулканические острова, находящиеся далеко от границ плит, демонстрируют состав, характерный для континентальных пород.

Почему химия океанических островов казалась странной

Океанические острова Индийского океана, включая остров Рождества, содержат элементы, которые обычно встречаются в материковых породах. На протяжении многих лет геологи предлагали два объяснения: участие переработанных океанических осадков или влияние горячих мантийных потоков.

Однако оба варианта имели серьёзные ограничения. В некоторых районах данные противоречили этим гипотезам:

1. не все участки показывали следы переработанной океанической коры;

2. условия в других местах были слишком неглубокими или недостаточно горячими для формирования магмы глубинным плюмом.

Поэтому требовалось новое объяснение, и оно оказалось связано с поведением континентов.

"Некоторые участки мантии под океанами выглядят так, будто там оказались части древних континентов", — сказал профессор Томас Гернон.

Как континенты отслаиваются снизу

Исследователи создали компьютерную модель, показывающую, что при расколе континентов их основание может подвергаться воздействию особой "мантийной волны". Она распространяется на глубине 150-200 км и постепенно разрушает нижние слои корней континентов.

Это происходит чрезвычайно медленно — примерно в миллион раз медленнее движения улитки. Но спустя десятки миллионов лет фрагменты могут отойти от материка на расстояние более 1000 км, погрузиться в океаническую мантию и участвовать в формировании вулканических источников.

"После распада континентов мантия ещё долго переносит обогащённый материал", — отметил профессор Саша Брюне.

Подтверждение из Индийского океана

Чтобы проверить гипотезу, команда обратилась к данным из региона подводных гор Индийского океана — области, сформировавшейся после распада Гондваны. Химический анализ показал, что сразу после раскола суперконтинента магма в этом регионе была необычайно богата материковыми компонентами.

Со временем их доля уменьшалась, что подтверждает постепенное исчезновение потока континентального материала. Это происходило без участия глубинного плюма — важный аргумент в пользу новой модели.

"Мантийные волны могут переносить фрагменты континентов далеко в океаническую мантию", — пояснил профессор Томас Гернон.

Сравнение гипотез, объясняющих вулканизм вдали от плит

Как исследователи изучают скрытые процессы Земли

1. Анализируют химический состав магмы на океанических островах.

2. Сопоставляют данные с образцами древних континентальных пород.

3. Моделируют движение мантии и деформацию корней континентов.

4. Изучают геологическую историю распада суперконтинентов.

5. Проверяют связь между химическими аномалиями и древними литосферными процессами.

Ошибка → Последствие → Альтернатива

1. Считать вулканизм результатом только глубинных плюмов
   → упускается сложная структура мантии
   → учитывать участие материкового материала.

2. Предполагать, что континенты трескаются только сверху
   → не учитывается динамика глубинных слоёв
   → изучать процессы отслаивания корней.

3. Игнорировать медленные мантийные волны
   → невозможность объяснить ряд химических особенностей
   → применять компьютерные модели распределения вещества.

Возможный сценарий развития глубинных процессов

Если континентальные фрагменты действительно могут перемещаться столь далеко, то многие вулканические системы океанов основаны на химической памяти древних материков. Такое взаимодействие влияет на состав магмы, структуру мантии и характер вулканизма после распада суперконтинентов.

Частые вопросы

Почему вулканические острова могут иметь континентальный химический состав?
Потому что части континентальных корней могут попасть в океаническую мантию и участвовать в формировании магмы.

Как долго длится перенос материкового материала?
Десятки миллионов лет — процесс очень медленный.

Можно ли наблюдать этот процесс напрямую?
Нет, но его следы фиксируются в химическом составе пород и подтверждаются моделями.

Мифы и правда

Миф: вулканизм вдали от плит всегда вызывается горячими плюмами.
Правда: в некоторых случаях его питают фрагменты континентов, попавшие в мантию.

Миф: континенты разрываются только на поверхности.
Правда: глубокие слои могут отслаиваться и уходить в мантию.

Миф: химический след материков в океанах связан лишь с осадками.
Правда: большая часть материала может иметь континентальное происхождение.

Три ключевых факта

1. Континентальные фрагменты могут перемещаться в мантию на тысячи километров.

2. Мантийные волны сохраняют химический след на десятки миллионов лет.

3. Океанический вулканизм может отражать древнюю структуру континентов.

Историческая связь геологических событий

1. Гондвана начала распадаться более 100 млн лет назад.

2. В океанах сформировались обширные подводные горные провинции.

3. Новая модель показывает, что континентальные корни продолжали менять мантию ещё долго после раскола.

Открытие механизма отслаивания глубинных частей континентов помогает объяснить происхождение необычных вулканических систем океанов. Оно показывает, что Земля хранит химическую память о давно исчезнувших ландшафтах и продолжает перераспределять их материал даже спустя десятки миллионов лет. Источник: Nature Geoscience (NG).