Скрытый континент Зеландия создал новую зону субдукции вблизи Новой Зеландии

К югу от Новой Зеландии в Тасмановом море находится участок штормового океана, где волны регулярно вздымаются на 6 метров и более, а ветер в хороший день дует со скоростью 48 км/ч. Глубоко под этими бурными морями на Земле тоже неспокойно.

В этом регионе находится впадина Пуйсегур, место одной из самых молодых зон субдукции на планете. Здесь Австралийская плита подталкивается под Тихоокеанскую плиту, что вызывает частые сильные землетрясения, в том числе землетрясение магнитудой 7,2 в 2004 году.

Теперь новое исследование показывает, как возникла эта молодая зона субдукции: За миллионы лет часть "скрытого" континента Зеландия на границе между Австралийской и Тихоокеанской плитами растянулась и сместилась таким образом, что более плотная океаническая кора врезалась в нее - и оказалась под ней.

Этот вывод о том, что расположение различных типов коры друг против друга на уже существующей границе плит приводит к субдукции, может помочь объяснить, как формируются другие новые зоны субдукции по всему миру.

"Зоны субдукции являются одной из самых важных, если не самой важной, границей плит", - сказал ведущий автор исследования Брэндон Шак, докторант Техасского университета в Остине. "Они действительно являются основными движущими силами тектоники плит, поэтому они являются основной причиной движения плит на Земле. Кроме того, они являются очень разрушительными границами плит. ...Мы не очень хорошо понимаем, как они зарождаются и как формируются в первую очередь".

Мало геологической истории для изучения

Образование зон субдукции загадочно, потому что зоны субдукции по своей природе разрушительны. Когда плита океанической коры погружается под континентальную кору, породы на поверхности скручиваются, ломаются и деформируются. Тем временем океаническая плита погружается в мантию, где она расплавляется до неузнаваемости. Это оставляет мало геологической истории для изучения.

Зона субдукции на окраине Пюйсегюра достаточно молода, и эта история еще не стерлась. Это делает ее идеальным местом для ответа на вопрос о том, как вообще формируются зоны субдукции. Пока не существует хорошего объяснения того, как тектонические плиты разрываются и начинают субдукцию.

Изучение края Пюйсегюр - непростая задача, поскольку он находится в "Ревущих сороковых" - широтах между 40 и 50 градусами южной широты, где дуют жестокие ветры и течения. Ученые на борту исследовательского судна Marcus Langseth отправились в этот регион в 2018 году в рамках эксперимента по изучению субдукции на Южном острове. Это было сложное путешествие, говорит Шак. Экипажу пришлось провести почти четверть времени, укрываясь за островами, чтобы избежать шторма.

"В какой-то момент нашу лодку кидало из стороны в сторону на 20 градусов", - сказал Шак. "Это был настоящий кавардак".

Несмотря на погоду, исследователи смогли установить сейсмометры на морском дне и провести сейсмическую съемку недр - метод, который использует отраженные звуковые волны, чтобы увидеть подземные структуры.

Как сформировалась зона субдукции?

Новые данные позволили исследователям составить историю молодой зоны субдукции, которую Шак представил 22 апреля на виртуальном заседании Сейсмологического общества Америки.

Все началось около 45 миллионов лет назад, когда новая граница между Австралийской и Тихоокеанской плитами начала формироваться под действием силы, называемой растяжением - тектонические силы раздвинули две плиты.

Океаническая кора на границе плит отреагировала на это расширение предсказуемо: По мере истончения коры магма из мантии проникала вверх через трещины, застывая в новой породе. Этот процесс называется спредингом морского дна, и именно так образуется новая океаническая кора.

Но была одна загвоздка: Секретный континент Зеландия. Зеландия - это погруженный в воду участок континентальной коры размером с Австралию вокруг Новой Зеландии. Зеландия находится над северным концом этой зоны растяжения. Поскольку континентальная кора толще и более плавучая, силы растяжения, действующие на границе плит, не смогли расколоть Зеландию. Вместо этого континентальная кора просто растягивалась по мере своего распространения, создавая истонченную зону, известную сегодня как бассейн Соландер.

Теперь существовало две плиты. Австралийская плита, расположенная на западе, состояла из континентальной коры Зеландии на севере и новой океанической коры на юге. Тихоокеанская плита, расположенная на востоке, также состояла из океанической коры на юге. На севере Тихоокеанской плиты располагалась истонченная континентальная кора бассейна Соландер. На границе плит океаническая кора столкнулась с океанической корой, а континентальная кора - с континентальной.

Вряд ли произошло бы что-то интересное, если бы не еще один тектонический сдвиг 25 миллионов лет назад.

В это время граница Австралийско-Тихоокеанской плиты перестала раздвигаться. Вместо этого плиты начали двигаться друг относительно друга, создавая так называемый разлом ударного скольжения. Теперь Тихоокеанская плита двигалась на юг, а Австралийская - на север. В результате этого противоположного движения океаническая кора Австралийской плиты оказалась совсем рядом с тонкой континентальной корой бассейна Соландер на Тихоокеанской плите.

Это стало ключом к началу субдукции, сказал Шак: Континентальная кора обладает большей плавучестью, чем более плотная океаническая кора, и эта разница в плавучести позволила более плотной части Австралийской плиты скользить под более легкой Тихоокеанской, особенно потому, что граница между этими континентальными и океаническими плитами уже была ослаблена предыдущими разломами. По словам Шака, полученные результаты наглядно демонстрируют, насколько важны для тектоники раздвижные движения.

"То, как вращаются плиты, действительно важно", - сказал он. "Если вы просто думаете о том, чтобы раздвигать и сдвигать плиты, то вы не создадите такого контраста, но при раздвижении по простиранию вы переводите [сдвигаете часть коры], и это очень эффективно. Представьте себе, что при скольжении плит друг мимо друга, в конечном счете, происходит слияние материалов с разными свойствами".

А как насчет других разломов субдукции?

По словам Шака, на земном шаре есть и другие места, где движение по простиранию происходит одновременно со сжатием и сближением плит, в частности, вдоль разлома Королевы Шарлотты к северу от Ванкувера и к югу от Аляски. Этот разлом может быть местом, где потенциально может образоваться зона субдукции, сказал он.

Станет ли разлом на хребте Маккуори тоже превращаться в зону субдукции?

Окраина Пьюсегур и хребет Маккуори связаны между собой и испытывают аналогичные изменения в движении плит во времени, хотя Пьюсегур находится дальше в этом процессе.

Хребет Маккуори, представляющий собой две плиты океанической коры, сходящиеся вместе, может быть более устойчив к субдукции, чем граница континентальной и океанической коры в Пьюсегуре. Но зоны субдукции могут также распространяться вдоль разлома из одной точки. Эти два сегмента могут соединиться - возможно, в будущем.

Тем временем ученые стремятся узнать больше о таинственных морских днах во всех пяти океанах Земли... Возможно, эти новые карты помогут им найти новые опасные зоны субдукции на дне наших морей...