Геологи составили атлас утонувших тектонических плит

Нидерландские геологи составили полный атлас литосферных плит, погрузившихся в мантию в течение последних 300 миллионов лет. Для этого они собрали и проанализировали все известные данные о найденных аномалиях в поле скоростей распространения сейсмических волн в земной мантии. В результате в атлас вошла информация о 94 утонувших литосферных плитах. Посвященная работе статья опубликована в Tectonophysics.

Океаническая земная кора довольно сильно отличается от континентальной: она состоит преимущественно из базальтов, является довольно тонкой и постоянно обновляется. Обновление коры происходит благодаря тому, что в зонах субдукции происходит погружение старой коры вглубь мантии, а в срединно-океанических хребтах происходит формирование новой породы. В результате этих процессов за время около 100 миллионов лет океаническая земная кора может полностью обновиться.

Некоторое время после погружения блоки литосферных плит еще проявляют сейсмическую активность, однако достигнув глубины около 650 километров, они практически перестают оказывать влияние на литосферные процессы, и такие плиты не включаются в геологические карты. Тем не менее информация об утонувших литосферных блоках является крайне важной как в историческом контексте, так и при исследовании процессов происходящих в настоящее время в земной мантии.

Для того, чтобы объединить и систематизировать имеющиеся данные об утонувших в мантии плитах и получить новую неизвестную информацию о них, группа ученых из Нидерландов собрала и проанализировала трехмерную карту аномалий в поле скоростей распространения сейсмических волн в земной мантии. Эти аномалии могут быть точно проинтерпретированы как погрузившиеся блоки литосферных плит.

Составлять этот атлас авторы работы начали еще 17 лет назад, и конечная версия атласа включила в себя информацию о 94 плитах, погрузившихся в мантию. Сейчас в нем содержатся данные о точном времени начала и окончания погружения плиты, ее текущих координатах и глубине, а также информация о геологической зоне, которая была сформирована при ее субдукции.

Оказалось, что литосферные плиты продолжают свое движение вглубь Земли вплоть до глубины в 2900 километров, где находится граница между мантией и ядром, и самые древние из них начали свое погружение в мантию около 300 миллионов лет назад. Помимо возраста плит, анализ аномалий в мантии позволил оценить скорость их погружения. Геологи определили, что скорость плиты сразу после ее субдукции составляет до 40 миллиметров в год. На глубине около полутора тысяч километров происходит замедление до примерно 10 миллиметров в год, а после двух тысяч километров скорость вновь возрастает. Такую немонотонную зависимость исследователи связывают с неоднородностью мантии. Помимо этого, ученым удалось обнаружить, что многие из плит при погружении взаимодействуют с суперплюмами — областями низких сдвиговых скоростей в глубоких слоях мантии — и могут быть использованы для их изучения.

Из полученных данных авторы работы смогли оценить профиль вязкости мантии и ее зависимости от координат и глубины, что в дальнейшем может оказаться крайне полезными и для изучения процессов в земной мантии и их связи с эволюцией литосферных плит на Земле.

Известно, что при тектонике плит взаимодействие субдукционных зон может приводить к ускорению движения, что стало причиной аномально высокой скорости Индостанской плиты перед ее столкновением с Евразийской плитой. Интересно, что в результате подобного столкновения часть океанской коры не погружается вглубь мантии, а оказывается высоко в горах. Это приводит к образованию офиолитов, анализ которых дает очень много полезной информации как о свойствах земной коры, так и составе мантии.

Александр Дубов