Глубоко под Новой Англией на северо-востоке Америки движется обширный «сгусток» аномально горячей породы. К такому выводу пришли авторы нового исследования в журнале Geology.
Они изучили область шириной около 350 км на глубине примерно 200 км под Аппалачами, известную как Северная Аппалачская аномалия (NAA). По мнению ученых, это часть медленно движущейся мантийной волны, вызванной тектоническими событиями, происходившими более 90 миллионов лет назад.
«Термин "мантийная волна" относится к недавно обнаруженной цепной реакции конвективных нестабильностей в мантии, к которой приводит раскол континента. Это не волна в буквальном смысле, а деформация материала мантии, распространяющаяся подобно волне», — объясняет профессор геодинамики Том Гернон из Саутгемптонского университета.
В прошлом году теория «мантийных волн» стала финалистом премии журнала Science «Прорыв года».
Открытие меняет представления геологов о востоке США — регионе, долгое время считавшемся тектонически стабильным, — и может объяснить, почему часть Аппалачей медленно поднимается на протяжении миллионов лет.
Что представляет собой Северная Аппалачская аномалия сегодня
Представьте себе КТ-сканирование Земли. Именно это геологи сделали с помощью сейсмической томографии — метода, отслеживающего распространение сейсмических волн через слои планеты. Под Нью-Гэмпширом они обнаружили огромный медленно движущийся «пузырь» горячего материала.
Такие аномалии обычно встречаются вблизи вулканов или на границах тектонических плит, но в Новой Англии нет ни того, ни другого.
Изначально ученые предполагали, что NAA вызвана конвекцией на границе литосферы, но это не объясняло, почему горячая зона находится так глубоко в Земле, под мощной древней породой.
«Капля» из далекого прошлого
Новая теория описывает NAA как неустойчивость Рэлея–Тейлора — процесс, при котором тяжелая холодная порода начинает погружаться в горячую пластичную массу, заставляя разогретый материал подниматься в виде мантийного плюма.
Но самое интересное: этот «текучий» процесс, возможно, начался не под Новой Англией, а в районе Лабрадорского моря — там, где Северная Америка стала отделяться от Европы более 120 миллионов лет назад.
«Когда континент растягивается, под рифтом образуется пространство, которое быстро заполняется текучей астеносферой, — говорит Гернон. — Это порождает эффект домино: фрагменты литосферного "корня" последовательно отрываются и погружаются, мигрируя вглубь континента».
Скорость их движения — около 20 км за миллион лет — идеально совпадает с текущим положением NAA.
Не единственная аномалия
NAA может быть частью более масштабной цепочки. Южнее расположена Центральная Аппалачская аномалия (CAA), возможно, представляющая более раннюю «каплю», связанную с началом раскола Лабрадорского моря 135 млн лет назад.
Вместе эти аномалии формируют мантийную волну — скрытое глубинное возмущение, медленно распространяющееся на запад, как цепная реакция. Эта концепция помогает объяснить подъем плато, сейсмичность и даже древний вулканизм в геологически «мертвых» зонах.
Влияние на поверхность
Хотя NAA находится глубоко, ее существование может объяснить многовековое поднятие Аппалачей. Однако из-за сухого климата и низкой эрозии заметных изменений рельефа в последнее время не происходило.
Более ранние нестабильности, например, связанные с CAA могли сильнее повлиять на ландшафт миллионы лет назад. Характер этих аномалий предполагает, что подобные мантийные процессы повторялись, постепенно смещаясь вглубь континента.
Из-за недостатка сейсмических данных на севере — Ньюфаундленд, залив Св. Лаврентия — пока неизвестно, существуют ли другие подобные «капли» вдоль этой траектории. Но их возможная связь указывает на скрытую систему мантийной активности под восточным краем Северной Америки.
Северная Америка погружается в мантию Земли — ученые выяснили, почему
Почему континенты поднимаются: загадка, возможно, решена
Подписывайтесь и читайте «Науку» в Telegram