Геологи обнаружили цепную реакцию тектонических плит

Геологи из Утрехтского университета прилагают все усилия, чтобы разгадать секреты тектоники плит - механизма, который постоянно формирует земную кору и вызывает землетрясения и извержения вулканов.

На этот раз была разгадана еще одна тайна. В геологическом прошлом Земли были "короткие" периоды в несколько миллионов лет, в течение которых многие тектонические плиты по всему миру внезапно меняли свою скорость и направление. Что вызвало эти резкие изменения в движении плит? Предыдущие исследования показали, что изменения в движении двух плит могут быть результатом столкновения континентов или подъема мантийных плюмов. Но могли ли такие столкновения или мантийные плюмы вызвать глобальную цепную реакцию? Теперь геологам удалось найти доказательства, подтверждающие это. "Благодаря этому открытию мы можем лучше понять движущие силы, стоящие за движением плит, и, следовательно, за такими процессами, как образование гор или вулканизм".

Работа, опубликованная в журнале Nature Geoscience, стала результатом сотрудничества ученых-геологов из Утрехтского университета, Австралийского национального университета и Университета Бен-Гуриона в Негеве. Для проверки своей гипотезы исследователи задались вопросом: привело ли образование новой зоны субдукции к северу от Аравии, спровоцированное мантийным плюмом, который вызвал супервулкан возле Мадагаскара ~100 миллионов лет назад, в действие цепную реакцию? Утрехтский профессор тектоники плит и палеогеографии Дуве ван Хинсберген, геолог, бывший аспирант и первый автор работы Дерья Гюрер и геофизик Рой Грано шаг за шагом проанализировали последствия. "Если наша гипотеза верна, то новая зона субдукции, образовавшаяся к северу от Аравии, должна была вызвать силы, которые ускорили и повернули Африканскую плиту в течение 10 миллионов лет после начала субдукции. Однако, чтобы проанализировать это, мы должны были решить серьезную проблему", - говорит Гюрер.

Зона покоя

Подобно магнитофону, хроника прошлых движений плит хранится в магнитном поле океанической коры. Как только в процессе охлаждения магмы под дном океана в срединно-океанических хребтах формируются горные породы, они записывают и хранят магнитное поле Земли. Когда магнитное поле меняется на противоположное, в более молодых породах оно направлено в противоположную сторону, чем в более старых. Таким образом, кора океанов содержит магнитный архив, реконструированный в виде штрих-кода из меняющихся черно-белых рисунков. Этот архив позволяет нам реконструировать движение тектонических плит в далеком прошлом.

Но в период между 125 и 83 миллионами лет не было никаких разворотов магнитного поля. "Поэтому в океанической коре, сформировавшейся в этот период, магнитное поле везде направлено в одну сторону. Это образует так называемую магнитную зону покоя", - объясняет Ван Хинсберген. До сих пор было невозможно реконструировать изменения движения плит в этом временном интервале. Но 10 лет назад Рой Грано обнаружил, что породы в Центрально-Атлантической зоне покоя действительно регистрируют резкие изменения магнитного шума. "Применив методы, которые мы обычно используем для магнитных разворотов, к изменениям магнитного шума, мы смогли значительно улучшить модель плиты. Она показала, что Африканская плита действительно ускорилась и вращалась, когда новая зона субдукции начала вытягиваться", - говорит Грано. Это вращение, в свою очередь, вызвало последовательность событий, включая новую зону субдукции в Западном Средиземноморье, которая, в свою очередь, раздвинула Западное Средиземноморье". "Это первый случай, когда были найдены доказательства цепной реакции тектонических плит. Благодаря этому исследованию мы выявили механизм, объясняющий, почему существуют короткие периоды времени, в течение которых плиты внезапно меняют направление. Эти движения плит влияют на образование гор, морские шлюзы, вулканизм и даже глобальный климат", - говорит Гюрер.

Практическое применение

Исследования международной группы геологов способствуют раскрытию механизмов, лежащих в основе тектоники плит. Цепная реакция тектоники плит, вызванная супервулканом, иллюстрирует, что танец тектонических плит в конечном счете определяется в основном силами субдукции плит, которые погружаются в мантию Земли - так называемое "притяжение плит". Геологи изучают эти механизмы, поскольку они определяют землетрясения, вулканизм, строительство гор, образование рудных месторождений и других ресурсов. Ранее команда Ван Хинсбергена исследовала, например, ранее упомянутый супервулкан как возможный основополагающий триггер тектоники плит, ограниченную роль мантийной конвекции на движение плит и реконструировала потерянный континент Большая Адрия в Средиземноморском регионе. "Я изучаю эти механизмы уже 20 лет, и хотя мы находим все больше и больше кусочков головоломки, чтобы разгадать движущие силы тектоники плит, становится также все более очевидным, чего мы еще не понимаем", - говорит Ван Хинсберген.