Миллиарды лет континенты плывут по земной поверхности, подобно гигантским тектоническим кораблям. Но их путь не проходит бесследно. Ученые открывают удивительную тайну: волны, возникающие в глубочайших слоях мантии, словно скульпторы, могут поднять континенты вверх и украсить их драгоценными бриллиантами – алмазами.
Мантийные волны в действии
8 августа в журнале Nature вышла статья, которая проливает свет на загадочное происхождение плато, возвышающихся из иначе спокойных ландшафтов. Исследователи соединили воедино отдельные кусочки пазла, разгадывая древние тайны геологической истории.
“Мы смогли расширить и связать процессы, о которых долгое время только предполагали”, – говорит геолог Дэвид Фостер из Флоридского университета в Гейнсвилле. Ключевым моментом стало открытие связи между мантийными волнами и извержениями кимберлитов – магмы, богатой алмазами, о котором говорилось в прошлом году.
Кратоны: Древние Сердца Континентов
В центре этой истории – кратоны, огромные блоки кристаллических пород, составляющие ядро континентов. Это самые древние фрагменты земной коры, многие из которых старше 2,5 миллиардов лет, сформировавшиеся в эпоху архея. В то время как большая часть земной коры была разрушена в зонах субдукции – местах, где одна тектоническая плита погружается под другую в мантию, кратоны выстояли.
Секрет их долголетия кроется в мощных корнях, или килях. Кратоны значительно толще окружающей их континентальной коры и их кили уходят на сотни километров вглубь мантии. Эта относительная плавучесть словно спасательный круг, держащий кратоны на поверхности, в то время как другие части земной коры погружаются в бездну.
Загадка Плато
Но что же поднимало обширные плато, венчающие некоторые кратоны, например, кратон Каапвааль в Южной Африке? Ведь кратоны считаются стабильными и располагаются далеко от тектонически активных границ плит.
Некоторые теории предполагали подъем плато из-за прохождения кратона над потоком материала из мантии. Однако геологические данные не подтверждали эту гипотезу, отмечает геолог Томас Гернон из Саутгемптонского университета в Англии.
Моделирование и Открытие
Гернон и его коллеги прибегли к компьютерному моделированию, проследив эволюцию разлома, возникшего в центре континента. Оказалось, что изменения давления под рифтом активизировали циркуляцию в мантии, порождая волну, которая распространялась под континентом примерно на 20 километров каждые миллион лет.
В моделировании волна, столкнувшись с кратоном, словно огромный бульдозер, разрушала его и уносила материал в мантию. Это постепенно разгружало континент, поднимая его вверх, как корабль, освободившийся от груза. По словам Гернона, этот подъем происходил вслед за мантийными волнами на сотни километров по всему кратону, формируя устойчивое плато высотой около одного-двух километров.
С течением времени ветер и вода размывали эти приподнятые области, усиливая эффект поднятия. Ученые связали свои расчеты с геологическими данными, извлекая информацию о горных породах плато Южной Африки, которые хранили в себе историю их термического развития. Полученные данные показали, что самые быстрые темпы охлаждения – свидетельство стремительного подъема пород – совпадали со скоростью миграции мантийной волны.
Соединение Фрагментов
Геофизик Синтия Эбинджер из Университета Тулейна в Новом Орлеане отмечает, что исследование связывает воедино множество ранее разрозненных гипотез. Раньше было установлено, что рифтогенез связан с кимберлитовым вулканизмом и что кили кратонов могут быть повреждены материалом, циркулирующим в мантии. Но никто не связывал эти кусочки пазла с загадочной топографией кратонов.
“Эти архейские фрагменты по-прежнему оказывают влияние на некоторые аспекты тектоники плит”, – говорит Эбинджер. “Ранний этап истории Земли по-прежнему играет важную роль в понимании ее геологической динамики.”
