Земята бавно „обелва“ континентите си отдолу, захранвайки вулканите в океаните

Геолози разкриха бавен и изненадващ процес под повърхността на нашата планета, който подпомага вулканичната активност в океаните. Изследователи от Университета в Саутхемптън установиха, че фрагменти от континентите постепенно се отделят отдолу и се придърпват в океанската мантия – горещия, предимно твърд слой под морското дъно, който циркулира бавно, пише онлайн изданието ScienceDaily.

Попаднали там, тези континентални "материали" могат да захранват вулканични изригвания в продължение на десетки милиони години. Това откритие разрешава дългогодишна геоложка загадка: защо някои океански острови, разположени далеч от границите на тектоничните плочи, съдържат химически следи, характерни за континентите, въпреки че се намират в средата на огромни океани.

Проучването, публикувано в "Nature Geoscience", е проведено от международен екип от Университета в Саутхемптън, Центъра за геонауки „Хелмхолц“ в Потсдам, Университета в Потсдам, Университета „Куинс“ (Канада) и Университета Суонзи.

Океанските острови като Коледния остров в североизточната част на Индийския океан често съдържат необичайно високи концентрации на определени „обогатени“ елементи, които обикновено идват от континентите. Учените сравняват този процес на смесване с движението на миксер, който „вгражда“ стари, "рециклирани" съставки дълбоко от Земята.

Дълго време геолозите смятаха, че тези обогатени елементи идват от океански седименти, засмукани в мантията, когато тектоничните плочи потъват, или пък от колони на гореща скала, известни като мантийни струи.

Но тези обяснения имат ограничения. Някои вулканични региони нямат доказателства за т.нар. рециклирана кора, а други изглеждат твърде плитки и студени, за да бъдат задвижвани от дълбоки мантийни струи.

„Знаем от десетилетия, че части от мантията под океаните изглеждат странно замърсени, сякаш парчета древни континенти са попаднали там“, казва Томас Гернон, професор по науките за Земята в Университета в Саутхемптън и водещ автор на изследването. „Но досега не можехме да обясним адекватно как целият този континентален материал се е озовал там.“

Изследователите предлагат нов механизъм: континентите не само се разпадат на повърхността, но и се „обелват“ отдолу – и на много по-големи разстояния, отколкото учените някога са смятали за възможно.

За да провери това, екипът създаде компютърни симулации, които пресъздадоха как мантията и континенталната кора се държат, когато са разтегнати от тектонични сили. Резултатите показват, че когато континентите започнат да се разпадат, мощни напрежения дълбоко в Земята задействат бавно движеща се „мантийна вълна“. Това търкалящо се движение се придвижва по основата на континентите на дълбочина 150–200 километра, нарушавайки и постепенно отделяйки материал от техните дълбоки корени.

Процесът се случва с невероятно бавна скорост – приблизително милионна от скоростта на охлюв. С течение на времето тези отделени фрагменти се пренасят странично на повече от 1000 километра в океанската мантия, където захранват вулканична активност в продължение на десетки милиони години.

Съавторът на изследването, професор Саша Бруне от GFZ в Потсдам, споделя: „Открихме, че мантията усеща ефектите от разпадането на континентите дълго след като самите континенти са се разделили. Системата не се изключва, когато се образува нов океански басейн – мантията продължава да се движи, да се реорганизира и да транспортира обогатен материал далеч от мястото, където е възникнал.“

За да подкрепи модела си, екипът анализира химически и геоложки данни от региони като Провинцията на подводните планини в Индийския океан – верига вулканични образувания, появили се след разпадането на суперконтинента Гондвана преди повече от 100 милиона години.

Резултатите показват, че скоро след разпадането на Гондвана на повърхността е изригнала магма, необичайно богата на континентален материал. С времето този химически отпечатък постепенно е изчезнал, тъй като потокът от материал от дълбините е намалял. Забележително е, че това се е случило без наличието на дълбока мантияна струя, което поставя под съмнение дългогодишни предположения за източника на подобен вулканизъм.

Професор Гернон добавя: „Не изключваме мантийните струи, но това откритие сочи към напълно нов механизъм, който също оформя състава на земната мантия. Мантийните вълни могат да пренасят парчета континентален материал дълбоко в океанската мантия, оставяйки химически следи, които се запазват дълго след разпадането на континентите.“

Изследването надгражда и предишната работа на екипа, показваща, че тези бавни, търкалящи се мантийни вълни могат да имат драматично отражение дълбоко в континентите. Предишни проучвания предполагат, че такива вълни могат да предизвикат изригвания на диаманти и дори да променят ландшафти на хиляди километри от тектоничните граници.