Новое объяснение происхождения тектоники плит

По новой гипотезе, плиты — взаимосвязанные участки земной коры, плавающие на поверхности вязкой верхней мантии, — были созданы процессом наподобие субдукции, наблюдаемой сегодня, когда одна плита подныривает под другую.

Всё началось примерно 4 млрд лет назад, когда более холодные части земной коры потянулись вниз в более тёплую верхнюю мантию, повреждая и ослабляя окружающие участки коры. Это повторялось вновь и вновь, утверждают авторы новой работы, пока ослабленные области не превратились в границы между плитами. И действительно, по оценкам, глобальная система литосферных плит появилась приблизительно 3 млрд лет назад.

Надо сказать, что происхождение литосферных плит остаётся загадкой. Движение плит стёрло практически все следы, по которым можно было бы судить об этом. Попытки оценить возраст плит предпринимались неоднократно: исследователи исходили из свидетельств субдукции в минералах древних пород. Самыми старыми «уликами» считаются цирконы возрастом 4 млрд лет, найденные в австралийских горах Джек-Хиллс. Эти кристаллы, по-видимому, сформировались при температуре и давлении, что характерны для субдукции.

Оттолкнувшись от данных, полученных благодаря цирконам, авторы исследования создали компьютерную модель земной коры, существовавшей миллиарды лет назад. В основании коры, по их мнению, находилась область низкого давления, заставлявшая часть коры погружаться в верхнюю мантию. Повторяясь на протяжении длительного времени, этот процесс создал большую литосферную плиту с активной зоной субдукции. Возможно, в дальнейшем он привёл к образованию нескольких литосферных плит, полагает соавтор Дэвид Берковичи из Йельского университета (США): «У нас есть физический механизм для объяснения того, как это, возможно, произошло».

Совершенно другие условия сложились на Венере, где подобная субдукция не произвела литосферных плит. Там намного теплее, поэтому кора эффективнее залечивает раны после того, как её часть опускается в мантию. Модель г-на Берковичи предполагает, что на заре существования Земли субдукция создала слабые участки в коре, которые составляют сегодня границы плит, а в основе теории тектоники плит лежит мысль о том, что сильные плиты разделены слабыми границами, и процессы, протекающие на этих границах, приводят к таким геологическим явлениям, как вулканы, горы и землетрясения.

«Модель правдоподобно объясняет то, чтó мы видим», — признаёт петролог Майкл Браун из Мэрилендского университета в Колледж-Парке (США). По его словам, хорошо реконструировано начало субдукции и её прогресс до глобальной тектоники, причём временной промежуток между тем и другим — 1 млрд лет — согласуется с данными геологической летописи.

В свою очередь геолог Роберт Стерн из Техасского университета в Далласе (США) отрицает наличие убедительных доказательств тектоники плит старше 1 млрд лет. Тем не менее предложенная гипотеза относительно механизма формирования плит показалась ему «первым интересным объяснением того, как это могло произойти».

Результаты исследования опубликованы в журнале Nature.

Подготовлено по материалам Nature News.