Вулканы Мауна-Лоа и Мауна-Кеа расположены рядом на Большом острове Гавайев, но извергают химически разную лаву. Ученые долго спорили о причинах этого феномена. Теперь появилось объяснение: мантийный плюм под островами раскололся на две части на глубине более 1 тыс. км, и каждая половина черпает материал из разных источников.
Геодинамист из Южного университета науки и технологий смоделировал движение породы в земной мантии за последние 250 млн лет. Исследование опубликовано в журнале Science Advances. Модель воспроизвела известное перемещение тектонических плит и расположение зон субдукции, где холодные плиты погружаются вглубь. Около 120 млн лет назад под будущей Гавайской горячей точкой начал подниматься поток раскаленной породы. В отдельном исследовании, вышедшем в сентябре 2025 года, та же модель точно воспроизвела дрейф плюма, соответствующий изгибу Гавайско-Императорской цепи островов.
Компьютерное моделирование показало интригующую картину событий. Примерно 125 млн лет назад погружающаяся тектоническая плита врезалась в провинцию с низкой скоростью сдвиговых волн — массивное скопление горячего химически отличного материала на краю ядра. От столкновения образовался гребень, похожий на горный хребет. Тепло от удара вызвало подъем раскаленного потока.
Около 50 млн лет назад этот поток начал раскалываться снизу вверх. Одна ветвь стала брать материал из центра провинции, другая — с ее края. 10 млн лет назад они достигли поверхности. Лава Мауна-Лоа отражает состав древней первичной мантии из центра провинции, тогда как Мауна-Кеа черпает вещество с края, оно похоже на обычную современную мантию. Разделение между лавами распространяется на первые несколько островов Гавайской цепи.
Впрочем, один геохимик из Университета Британской Колумбии сомневается в выводах. Она считает, что геохимические измерения образцов противоречат идее, будто обе ветви поднимаются из одной провинции. Модель предсказывает: за следующие 50 млн лет раскол распространится до верхней мантии и образует две параллельные цепи островов. Сейсмологи теоретически могли бы обнаружить разлом, изучая прохождение волн от землетрясений. Правда, для этого потребуется более глубокое разрешение, чем дают современные сейсмостанции.
В России изучением мантийных плюмов занимаются в Институте физики Земли РАН, Геологическом институте РАН и Институте геохимии и аналитической химии имени Вернадского. Российские геофизики используют данные глобальных сейсмических сетей для картирования глубинных структур под Камчаткой и другими вулканически активными регионами, где тоже множество загадок.
Ранее мы писали о том, что в Петропавловске-Камчатском создали прибор для более точного прогноза землетрясений и извержений вулканов.