Земная кора " стекает" под Анды, утверждают ученые

Под горами Анды в Южной Америке земная кора просачивается вглубь планеты.

Более того, это происходит на протяжении миллионов лет - длительный геологический процесс, в результате которого на поверхности образовались заметные морщины и другие особенности, которые ученые выявили с помощью моделирования и экспериментов.

Это может помочь нам определить внутреннюю геологическую активность на других планетах, где нет тектоники плит, таких как Марс и Венера.

Это явление называется литосферным капанием, и оно было выявлено совсем недавно на Земле.

Когда скалистая кора нагревается до определенной температуры, она начинает утолщаться и стекать в мантию. Это немного похоже на экстремальное падение высоты... но образование и выброс капель коры оказывает влияние на окружающую поверхность планеты.

Во-первых, тяга формирующейся внизу капли создает бассейн на поверхности выше. Затем, когда капля отрывается, поверхность реагирует пружинящим движением вверх, последствия которого широко распространяются.

"Мы подтвердили, что при деформации на поверхности одного из районов Андских гор значительная часть литосферы, находящейся ниже, снесена лавиной", - говорит аспирант геологии и ведущий автор исследования Джулия Андерсен из Университета Торонто в Канаде.

"Благодаря своей высокой плотности она, как холодный сироп или мед, стекала все глубже в недра планеты и, вероятно, ответственна за два крупных тектонических события в Центральных Андах - смещение топографии поверхности региона на сотни километров и одновременно хруст и растяжение самой поверхностной коры."

" />

Поскольку ученые только недавно начали понимать, что такое литосферное дрейфование, реакция поверхности на этот процесс не особенно хорошо изучена.

Но есть некоторые особенности Центрального Андского плато, которые трудно объяснить.

Само плато было сформировано зоной субдукции, где край одной тектонической плиты скользит под краем соседней плиты. Это деформирует кору, выталкивая ее вверх и создавая горы и другие геологические особенности.

Однако есть основания полагать, что формирование Центральных Анд не было длительным и медленным процессом, а происходило импульсами на протяжении кайнозойской эры, современного геологического периода Земли, начиная примерно с 66 миллионов лет назад.

Кроме того, время поднятия не совпадает по всему региону, как можно было бы ожидать от субдукции. Плато Пуна в среднем выше, чем плато Альтиплано, и содержит вулканические центры и изолированные бассейны, такие как бассейны Аризаро и Атакама.

"Различные исследования предполагают удаление литосферы для объяснения широко распространенной, не связанной с субдукцией деформации поверхности и эволюции плато", - говорит геолог Рассел Пискливец из Университета Торонто.

"Кроме того, укорочение земной коры в недрах бассейна Аризаро хорошо документировано складчатостью и местными надвиговыми разломами, но бассейн не ограничен известными границами тектонических плит, что указывает на более локализованный геодинамический процесс".

Предыдущие исследования позволили предположить, что в этом процессе может быть задействовано литосферное дрейфование, но исследователи хотели получить более конкретные доказательства.

Они разработали лабораторный эксперимент, в котором построили модели земной коры и верхней мантии, чтобы наблюдать, что происходит на поверхности, когда кора начинает капать.

Модель состояла из резервуара и слоистых материалов. Густая, вязкая жидкость из силиконового полимера под названием полидиметилсилоксан образовывала нижнюю мантию. Твердая верхняя мантия представляла собой смесь полидиметилсилоксана и моделирующей глины. Наконец, слой пескоподобных сфер из кремнезема и керамики был аналогом земной коры.

"Это было похоже на создание и разрушение тектонических горных поясов в песочнице, плавающих в смоделированном бассейне магмы - и все это при невероятно точных субмиллиметровых условиях", - сказал Андерсен.

Капельное "семя" было вставлено в верхний слой мантии. Под действием силы тяжести оно медленно потянулось вниз, и этот процесс занял несколько часов. В это время камера наблюдала за всем процессом, делая снимки высокого разрешения каждую минуту или около того, чтобы зафиксировать деформацию коры.

Затем эти изображения сравнивались с реальными геологическими особенностями в Андах.

"Мы сравнили результаты нашей модели с геофизическими и геологическими исследованиями, проведенными в Центральных Андах, в частности в бассейне Аризаро, и обнаружили, что изменения высоты коры, вызванные капельным течением, в наших моделях очень хорошо совпадают с изменениями высоты в бассейне Аризаро", - пояснил Андерсен.

"Мы также наблюдали укорочение коры со складками в модели, а также бассейноподобные впадины на поверхности, поэтому мы уверены, что капельник с большой вероятностью является причиной наблюдаемых деформаций в Андах".

Эксперименты также показали другие способы, с помощью которых литосферное капание может деформировать земную кору. Не все из них наблюдались в Андах, что позволяет предположить, что могут существовать и другие регионы мира, в которых могут наблюдаться различные виды каплеобразования, если мы сможем их идентифицировать.

В свою очередь, это также говорит о том, что несубдукционные процессы могут играть более значительную роль, чем мы предполагали, в формировании поверхности нашей планеты.

Исследование было опубликовано в журнале Communications Earth & Environment.