Суперплюмы и суперконтиненты: Просто супер

Автор: Глеб Комаров

Суперконтиненты и мантийные плюмы: притяжение и отталкивание.

Что открыли: система плюмов оказалась существенно сложнее, чем виделось ранее. Она оказывает влияние на глобальную тектонику планеты.

Как открыли: провели химический анализ продуктов древних извержений, палеомагнитные исследования и высокоточную сейсмотомографию.

Почему важно: гипотеза объясняет движущую силу незатухающей тектонической активности планеты на протяжении миллиардов лет.

Крупные области с низкой скоростью сдвига – WAT?

Полвека назад в недрах планеты были обнаружены области, скорость прохождения поперечных сейсмических волн (т.н. S-волны) через которые была ниже, чем через большую часть недр планеты на той же глубине.

Эти регионы получили название «крупные области с низкой скоростью сдвига» и было сделано предположение о том, что вещество в этих местах горячее, чем вне них. По аналогии с похожими областями в мантии, их объявили суперплюмами, разогретыми областями мантии, и оставили в покое, поскольку изучить их не получалось.

С годами точность сейсмической томографии росла, и к 2019 году удалось установить [1], что мантийные плюмы, ответственные за извержения вулканов по типу «горячих точек», отходят от суперплюмов. То есть плюмы под Гавайями и Исландией не являются самостоятельными объектами. Таким образом, удалось построить единую модель переноса тепла и вещества от ядра Земли до дневной поверхности планеты.

В геологической истории Земли несколько раз случалось, что суша собиралась в один огромный континент, окружённый единственным океаном. Вы же знаете Пангею.

Через некоторое время континент разрывали на части огромные трещины, и он снова расходился в стороны. Сейчас этот процесс мы видим в Африке. Она на наших глазах раскалывается на две части.

Механизм

Химический состав лав глубинного и субдукционного происхождения отличается.  Сравнив данные о составе древних лав и палеомагнитные данные установлено, что процесс активизации суперплюмов коррелирует с процессами образования суперконтинентов. В тот момент, когда суперконтинент собирается в единое целое, под ним нагревается мантия. Через ~300 млн. лет он раскалывается.

Выводы

Авторы статьи не делают выводов, что было первично: суперплюм или суперконтинент. После первого шага этого механизма он стал самоподдерживающимся – субдукция поставляет океаническую литосферу на глубину отделения частных мантийных плюмов от своего старшего брата, материал плавится и выносится наверх, раскалывая континент.

Его обломки дрейфуют в противоположную сторону, после чего вновь собираются в нечто целое, а дремавший до этого с той стороны планеты плюм снова начинает копить энергию для раздела свежесобранной крыши. И так случалось несколько раз с периодом чуть больше 600 миллионов лет.

Вот уж точно, геологам надо жить долго.

Литература:

  1. Global mantle structure from multi-frequency tomography using P, PP and P-diffracted waves
  2. Hamed Gamal El Dien, Luc S. Doucet, Zheng-Xiang Li. Global geochemical fingerprinting of plume intensity suggests coupling with the supercontinent cycle// Nature Communications. 2019. DOI: 10.1038/s41467-019-13300-4.
    3. Luc S. Doucet, Zheng-Xiang Li, Richard E. Ernst, Uwe Kirscher, Hamed Gamal El Dien, Ross N. Mitchell. Coupled supercontinent–mantle plume events evidenced by oceanic plume record// Geology. 2019. DOI: 10.1130/G46754.1

P.S. Статьи [2,3] можно почитать через Sci-Hub.

Добавить комментарий