Йеллоустонский вулканизм гораздо более сложный и динамичный, чем считалось ранее

Недавние истории в национальных средствах массовой информации усиливают опасения по поводу катастрофического извержения Йеллоустонской вулканической области, но ученые все еще не уверены в вероятности такого события. Чтобы лучше понять геологическую геологию региона, геологи Университета штата Иллинойс перевернули и воспроизвели часть своей геологической истории, обнаружив, что Йеллоустонский вулканизм гораздо более сложный и динамичный, чем считалось ранее.

«Теплота, необходимая для вулканизма, обычно возникает в областях, где встречаются тектонические плиты, и одна плита скорлупы или субдукты под другим. Однако Йеллоустоун и другие вулканические районы внутренних западных районов США находятся далеко от активных границ плиты вдоль западного побережья », - сказал профессор геологии Лицзюнь Лю, который возглавил новое исследование. «В этих внутренних случаях подозревается, что глубоко укоренившийся источник тепла, известный как мантийный шлейф, управляет плавлением коры и поверхностным вулканизмом».

В новом исследовании, опубликованном в журнале Nature Geosciences , Лю и аспиранты Quan Zhou и Jiashun Hu использовали методику, называемую сейсмической томографией, чтобы заглянуть в глубь западной части США и объединить геологическую историю за вулканизмом. Используя суперкомпьютеры, команда провела различные тектонические сценарии, чтобы наблюдать ряд возможных геологических историй для западных США за последние 20 миллионов лет. Усилия принесли небольшую поддержку традиционной гипотезе о мантийном плюме.

«Наша цель - разработать модель, которая соответствует тому, что мы видим как внизу, так и на поверхности сегодня», - сказал Чжоу. «Мы называем это гибридной геодинамической моделью, потому что большинство ранних моделей либо начинаются с начального условия, либо продвигаются вперед, либо начинаются с текущих условий и перемещаются назад. Наша модель делает то и другое, что дает нам больший контроль над соответствующими процессами мантии. "

Одна из многих переменных, которые команда вошла в их модель, была жарой. Горячий материал подповерхностного слоя - например, в мантийном шлейфе - должен подниматься вертикально к поверхности, но это не то, что исследователи видели в своих моделях.

«Похоже, что мантийный шлейф под западными США погружается глубже в Землю во времени, что кажется противоречивым», - сказал Лю. «Это говорит о том, что что-то ближе к поверхности - океаническая плита, происходящая из западной тектонической границы - мешает подъему плюма».

По словам исследователей, гипотеза мантийного плюма много лет носит противоречивый характер, и новые данные дополняют доказательства пересмотренного тектонического сценария.

«Устойчивый результат от этих моделей заключается в том, что источник тепла за обширным внутренним вулканизмом фактически произошел от мелкой океанической мантии к западу от тихоокеанского северо-западного побережья», - сказал Лю. «Это прямо бросает вызов традиционному мнению, что большая часть тепла исходила от плюма ниже Йеллоустоуна».

«В конце концов, мы надеемся рассмотреть химические данные из вулканических пород в нашей модели», - сказал Чжоу. «Это поможет нам еще больше ограничить источник магмы, потому что скалы из глубоких мантийных плюмов и приповерхностных тектонических плит могут иметь разные химические элементы».

Что касается вероятности насильственной гибели Йеллоустоуна, происходящего в ближайшее время, исследователи говорят, что еще слишком рано знать.

«Конечно, наша модель не может предсказать конкретные будущие супер-извержения. Однако, оглядываясь назад на 20 миллионов лет истории, мы не видим ничего, что делает сегодняшний район Йеллоустоун особенно особенным - по крайней мере, недостаточно, чтобы сделать мы подозреваем, что он может сделать что-то отличное от прошлого, когда произошло много катастрофических извержений », - сказал Лю. «Что еще более важно, эта работа даст нам лучшее понимание некоторых таинственных процессов на Земле, что поможет нам лучше понять последствия тектоники плит, в том числе механизм землетрясений и вулканов».