Недавно сейсмологи, анализируя данные о зафиксированных волнах землетрясений, проходящих сквозь земные недра, обнаружили там две исполинских структуры. Их плотность в несколько раз превышает плотность окружающей мантии. Вероятно, они состоят из другого материала. Одна структура находится под Тихим океаном, вторая – под Африкой. Они взаимосвязаны между собой и порождают разломы и вулканическую активность. Так что же это?
Суперплюмы
Под земной корой лежит основная каменная часть нашей планеты – мантия. Она состоит из раскаленного, сжатого, твердого камня. Твердые вещества иногда очень пластичны, так вещество мантии движется подобно оплывающему воску, образуя циркуляционные движения и другие потоки. Мантия делится на глубине в 660 километров на верхнюю и нижнюю. Там давление сплющивает кристаллическую решетку ее основного минерала рингвудита в бриджманит (ультравысокобарическая форма оливина). Он уходит вниз на 2900 километров, где упирается в железное жидкое ядро.
В мантии есть вертикальные столбы, твердые струи разогретого и пластичного вещества, движущиеся к земной поверхности. Это мантийные плюмы. Они начинаются в 150-километровой переходной зоне между твердым камнем и жидким железом ядра. Хоть они и раскалены, но остаются твердыми из-за высокого окружающего давления. Вблизи земной коры верхняя часть плюма плавится, поскольку давление на него уменьшается на высоте. Так проплавляется земная кора, и порождается вулканическая деятельность. В результате на ползущей над плюмом океанической плите образуется цепочка вулканических островов (Гавайи, например).
Еще плюмы приподнимают земную кору до появления трещин и разломов. Появляются плюмы в совершенно разных местах земного шара. И ранее считалось, что они друг от друга независимы. Однако сейчас стало известно, что все они – ответвления и отростки двух гигантских суперплюмов, расположенных вокруг железного ядра противоположно друг другу.
Низкая скорость сдвига
Речь идет о тех самых исполинских, загадочных структура, от которых распространяются потоки мантийной массы и которые двигают находящиеся над ними плиты. Сами они плавают изолированно, причем с самого образования нашей планеты.
Вообще об этих гигантских горных породах мало что известно. Это две большие странные структуры, в области которых волны распространяются медленнее, чем через окружающую мантию. Известно, что область Тузо под Африкой имеет высоту около 800 километров. Своими ветвями она обходит Африканский континент и доходит аж до Исландии. Ответвления того, что под Тихим океаном, выходят на поверхность многочисленными вулканическими архипелагами (Таити, остров Пасхи, Гавайи, Галапагосы и др.).
Изучали эти «большие области с низкой скоростью сдвига» (LLSVP) лишь в одном исследовании. Команда ученых во главе с геологом Кёртисом Уильямсом из Калифорнийского университета сосредоточилась на изучении вулканических извержений после того, как сопоставила данные сейсмического анализа с составом породы, выброшенной во время этих извержений.
«Примитивная природа суперплюмов указывает на то, что эти области не полностью состоят из переработанных плит, в то время как дополнительные изотопные аномалии ксенона и вольфрама требуют, чтобы их примитивная часть сформировалась во время аккреции Земли, пережила гигантский удар, образовавший Луну, и осталась относительно несмешанной в течение последующих 4,5 миллиарда лет мантийной конвекции. Наши геодинамические симуляции совпадают с поведением суперплюмов и показывают их медленное восходящее движение», – рассказал Кёртис Уильямс.
Суперконтиненты
Исследователи разработали модель Superplumes, включающую динамику «плавучести» горных пород. Она предполагает наличие чрезвычайно примитивного гелия-3, обнаруженного в базальтовых образцах, исходящих, по всей видимости, из суперплюмов. Однако ученые признают, что их исследование носит такой характер, при котором даже смоделированные Superplumes по-прежнему непредсказуемы.
В 2019 году австралийские ученые из Университета Кёртина заметили в активности суперплюмов цикличность. Более того, она совпала с длительностью суперконтинентального цикла: с фазами полной сборки и распада суперконтинентов.
Активность плюмового магнетизма длится по 500-700 миллионов лет, как и суперконтинентальный цикл. То есть период существования суперконтинентов совпадает с плюмовой активностью. В то время, когда граница мантии и ядра максимально нагревается, там развиваются зоны LLSVP. Суперконтиненты максимально собираются. И наоборот, в холодную фазу литосферные плиты движутся наиболее активно. Ученые даже построили динамическую модель этого процесса, основанную на данных для двух последних суперконтинентальных циклов – Пангеи и Родинии.
Отмечая явную связь между суперплюмовыми событиями и тектоникой плит, исследователи подчеркивают, что субдуцирующие плиты снабжают области LLSVP необходимым материалом. По крайней мере, так было в период Пангеи и Родинии. Что из этих двух процессов является причиной, а что следствием в архейском суперцикле, еще предстоит узнать. Да и сама концепция требует подтверждений. Прямо сейчас невозможно наблюдать механизм фокусировки материала океанической коры под суперконтинент. Однако, можно поискать следы этого процесса, определив движение остатков древних палеосубдукционных блоков под суперплюмом.
❗️ Ставьте 👍 и подписывайтесь на наш канал!
Читайте также:
