Ее старт привел к распространению растягивающих напряжений через всю Тихоокеанскую плиту
Проанализировав динамику рифтовой зоны Калифорнийского залива и процессы, связанные с перемещением Тихоокеанской плиты, геофизики предположили, что быстрый рифтогенез, происходивший около шести–восьми миллионов лет назад, обусловлен возникновением системы двойной субдукции в западной части Тихого океана. Как говорится в опубликованном в Science исследовании, ее образование могло привести к распространению растягивающих напряжений, ускоривших рифтинг на противоположном краю обширной Тихоокеанской плиты.
Предпосылки формирования рифтовой зоны в районе современного Калифорнийского залива появились около 25–30 миллионов лет назад после длительной субдукции древней океанической Фараллонской плиты под Северо-Американскую плиту. На основе геофизических данных и химического анализа магматических пород ученые пришли к выводу, что в это время изменился режим погружения края Фараллонской плиты и произошел откат конвергентной границы в направлении, обратном движению плиты, в результате чего континентальная литосфера у края Северо-Американской плиты стала растягиваться и истончаться.
В дальнейшем вплотную к нему придвинулся край Тихоокеанской океанической плиты, и, как показали батиметрические и палеомагнитные исследования, примерно 12,5 миллиона лет назад между плитами сформировалась современная трансформная граница. Ее развитие привело к образованию разлома Сан-Андреас, а континентальный рифтинг отделил от материка полуостров Калифорнию, переместив ее на Тихоокеанскую плиту. Особенно быстро эволюция континентального рифта протекала от восьми до шести миллионов лет назад. К концу этого промежутка времени разорванная континентальная литосфера стала замещаться океанической, которая возникает в ходе спрединга морского дна в Калифорнийском заливе. Для объяснения столь быстрого континентального рифтогенеза (а он, как правило, продолжается не менее 30 миллионов лет), были предложены такие гипотезы, как слабость литосферы, связанная с предшествующей тектономагматической активностью, относительно быстрое движение плит, доминирующая роль сдвиговых разломов. Однако эти сценарии не обеспечивают настолько высоких темпов растяжения.
В поисках дополнительного фактора аномально быстрого развития рифта исследователи из Германии, Италии США и Чехии во главе с Гвидо Джанни (Guido M. Gianni) из Института геофизики Чешской академии наук обратились к анализу близких по времени событий, связанных с движением Тихоокеанской плиты. На ее западной окраине, на противоположной стороне океана, перестраивались (раз, два) характер движения и система взаимодействия тектонических плит. До времени около 15 миллионов лет назад происходил откат Идзу-Бонин-Марианской конвергентной границы, вдоль которой Тихоокеанская плита погружается под Филиппинскую. Временно прекратилась субдукция западного края Филиппинской плиты в желобах Нанкай-Рюкю. Но спустя примерно пять миллионов лет она вновь заработала, а Идзу-Бонин-Марианская граница повернулась приблизительно на 30 градусов по часовой стрелке, и южная часть ее стала смещаться обратно к западу. В регионе сформировалась система двойной субдукции: Тихоокеанская плита погружается под Филиппинскую, а та, в свою очередь, ― под Евразийскую плиту.
Джанни и его коллеги предположили, что эта система стала удаленным источником дополнительных тектонических напряжений в Тихоокеанской плите, так как временная корреляция между стартом двойной субдукции и началом ускоренной фазы континентального рифтогенеза в районе Калифорнийского залива (десять и восемь миллионов лет назад соответственно) может отражать динамическую связь. Ученые применили глобальное 3D-моделирование мантийной циркуляции для вариантов с одинарной и с двойной субдукцией и рассчитали поля мгновенных скоростей и горизонтальных напряжений, связанных с заданной геометрией тектонических плит и слэбов.
Наибольшая разница напряжений сжатия и растяжения между двумя вариантами была получена, как и ожидалось, для района Филиппинской плиты. С удалением от него различия зависят от структуры литосферы и мантийных потоков и концентрируются в областях у границ плит. В частности, моделирование показало, что «включение» двойной субдукции на западе Тихого океана генерирует сигнал в регионе, где расположен Калифорнийский залив, усиливая растягивающие напряжения примерно на пять–десять мегапаскалей, а в некоторых областях и более. Ориентированы они преимущественно по линии западо-юго-запад ― востоко-северо-восток, что в целом согласуется с направлениями растяжения позднее 12 миллионов лет назад. Также модели предсказывают небольшой сдвиг полюса Эйлера (то есть смещение оси поворота) Тихоокеанской плиты за последние 15 миллионов лет. При этом вращение плиты в северо-западной части Тихого океана, вызванное, по-видимому, прекращением субдукции в районе Меланезийской дуги, к юго-востоку от Филиппинской плиты, происходит по часовой стрелке. В районе Калифорнийского залива незначительное вращение направлено уже против часовой стрелки ― возможно, из-за изменения плавучести Тихоокеанской плиты.
Хотя считается, что система двойной субдукции должна усиливать эффект субдукционного затягивания плиты и ускорять ее движение, Джанни с коллегами полагают, что для Тихоокеанской плиты ее основная геодинамическая роль заключалась в поддержании высокой абсолютной скорости (около 48 миллиметров в год). Без этой системы огромная плита двигалась бы более дифференцированно и с течением времени серьезно замедлилась бы. Кроме того, авторы исследования указывают, что связь системы двойной субдукции с рифтовой зоной Калифорнийского залива может оказаться аналогом некоторых плохо изученных явлений. Например, позднемеловой (95–75 миллионов лет назад) масштабный континентальный рифтинг в Африке близок по времени к существованию крупной системы двойной субдукции в океане Тетис, простиравшейся на 12 тысяч километров. Эта и другие параллели позволяют предположить, что подобные системы способны к тектоническим взаимодействиям на больших расстояниях и могут оказывать заметное влияние на деформацию литосферы в удаленных регионах.