Загадка подводных вулканов: Как разломы континентов влияют на магматическую активность
Извержения некоторых вулканов в середине океанов могут быть эхо разломов суперконтинентов, действовавших десятки миллионов лет после перестройки поверхности Земли, согласно новому исследованию.
Новое исследование намекает на то, что долго после того, как континенты расступаются, нестабильности в мантии, вызываемые разломами, продолжают разрушать основания континентов, срезая кору и обеспечивая океанические вулканы необычным магмой.
Это явление может объяснить, почему существуют такие вулканы и создают морские выходы, как подводный хребет Рождественского острова — горная цепь в Индийском океане. Один из этих горных районов, Рождественский остров, поднимается над уровнем моря и известен своими живописными тропическими лесами и ежегодной миграцией миллионов крабов (Gecarcoidea natalis) — событием, которое покрывает остров красными панцирями.
Открытие является «совершенно новым механизмом», который также формирует состав мантии, — сказал профессор геологии из Университета Саутгемптона в Великобритании и ведущий автор нового исследования Томас Гёрнон. Исследования показывают, что подводные вулканы, такие как хребет Рождественского острова, имеют магму с необычными составами; в ней есть минералы, больше напоминающие континентальную кору, чем океаническую. Исследователи предположили, что эти вулканы, возможно, поднимают остатки океанической коры, которые когда-то были погружены в мантию.
Существует также другая идея: так называемые мантияные шлейфы — восходящие потоки породы из глубокой мантии — могут поднимать древний континентальный материал обратно на поверхность. Однако необычные магмы настолько разнообразны, что, возможно, не существует единого источника, который мог бы объяснить все из них, написали Гёрнон и его коллеги в своей новой статье, опубликованной в журнале Nature Geoscience.
Вместо этого исследователи утверждают, что эти вулканы могут получать питание от континентальных пород различных возрастов и составов, которые осыпаются в мантию после катастрофических разломов континентов. Они изучили вулканические породы на хребте Уолвис, который простирается от Африки, начиная возле северного Намибии. Эти породы показали, что в более старых извержениях содержалась магма, более похожая на континентальную, которая постепенно переходила в состав, более характерный для океанских пород.
С помощью компьютерных моделей исследователи обнаружили, что после разлома континента серия волн в мантии может путешествовать к центру перемещающегося континента, соскребая континентальную кору снизу. Этот обогащённый минералами материал попадает в мантию в течение нескольких миллионов лет после разлома континента и не возвращается на поверхность в течение около 5-15 миллионов лет, как показали симуляции. Этот процесс поставляет в мантию десятки миллионов лет континентальной породы, достигая пика около 50 миллионов лет после разлома континентов.
Для проверки этих идей в реальном мире исследователи обратились к хребту Рождественского острова, снова изучая возраста и составы вулканических пород. Они обнаружили, что этот образец соответствует симуляциям: около 116 миллионов лет назад, через 10 миллионов лет после отделения Индии от того, что станет Антарктидой и Австралией, первые вулканы на хребте начали извержение. Магмы были богаты континентальными минералами — этот паттерн достиг пика в течение 40-60 миллионов лет после разлома. Это обогащение постепенно уменьшалось со временем, так что магма стала более типичной для океанских пород.
Это открытие указывает на длительные последствия разломов континентов, отметили авторы исследования. «Мы обнаружили, что мантия всё еще ощущает последствия разлома континентов долго после того, как сами континенты уже разделились», — сказал соавтор исследования, геодинамист Саша Бруне из GFZ в Потсдаме, Германия. «Система не отключается, когда образуется новый океанический бассейн — мантия продолжает двигаться, реорганизовываться и транспортировать обогащённый материал далеко от места его происхождения».
