Ученые обнаружили пульс Земли — и он разрывает континент на части

Группа ученых-геологов из Саутгемптонского университета обнаружила нечто необычное глубоко под Африкой, а именно — ритмичные выбросы расплавленной породы, поднимающиеся из мантии Земли, словно пульсирующее сердцебиение самой планеты. Глубоко под Афарским разломом в Эфиопии эти геологические биения оказались достаточно мощными, чтобы истончить земную кору, медленно разрывать африканский континент на части и зародить совершенно новый океан.

Химические полосы в вулканических породах показывают, что эти импульсы волнообразно поднимаются, направляемые смещением тектонических плит, и варьируются в зависимости от толщины плиты и скорости ее спрединга (расхождения). Это открытие напрямую связывает глубинную динамику Земли с поверхностным вулканизмом и землетрясениями, меняя понимание процесса распада континентов.

Исследование, опубликованное в журнале Nature Geoscience, в целом посвящено региону Афар в Эфиопии, одному из самых геологически активных мест на планете. Под этим ландшафтом находится массивный шлейф перегретых мантийных пород, который пульсирует вверх — внутренний ритм, который, возможно, определяет будущее континента.

Открытие становится еще более интригующим, так как ученые выяснили, что расплавленный материал движется не сам по себе. На него влияют тектонические плиты — гигантские пласты земной коры, которые смещаются и дрейфуют с течением времени.

В таких местах, как Афар, тектонические плиты медленно расходятся. По мере их растяжения земная кора становится тоньше, напоминая мягкую, растянутую ириску, пока в конце концов не треснет. Это открывает путь для образования нового океанического бассейна.

Авторы исследования обнаружили, что мантия под Афаром неоднородна и не стационарна – она пульсирует, и эти пульсации имеют вполне четкие химические характеристики. Эти восходящие импульсы частично расплавленной мантии направляются рифтогенными плитами, расположенными выше. Это важно для понимания взаимодействия недр Земли и ее поверхности.

Регион Афар — редкое место на Земле, где сходятся три тектонических разлома: Главный Эфиопский разлом, разлом Красного моря и разлом Аденского залива. Геологи давно подозревали, что под этим регионом находится горячий подъем мантии, иногда называемый плюмом. Он способствует растяжению земной коры и формированию будущего океанического бассейна. Но до сих пор было мало что известно о структуре этого подъема и о том, как он ведет себя под рифтовыми плитами.

Группа геологов собрала более 130 образцов вулканических пород со всего региона Афар и Главного Эфиопского разлома. Ученые использовали их, а также имеющиеся данные и статистическое моделирование, чтобы исследовать структуру земной коры и мантии, а также содержащихся в них расплавов.

Результаты показывают, что под регионом Афар находится единый асимметричный плюм с четкими химическими полосами, повторяющимися по всей рифтовой системе, подобно геологическим штрихкодам. Расстояние между этими полосами варьируется в зависимости от тектонических условий в каждом рифтовом рукаве.

Химические полосы указывают на то, что плюм пульсирует, подобно биению сердца. Эти импульсы, по-видимому, ведут себя по-разному в зависимости от толщины плиты и скорости ее разрыва. В быстро расширяющихся рифтах, таких как Красное море, импульсы распространяются более эффективно и регулярно, подобно пульсу по узкой артерии.

Новое исследование показывает, что мантийный плюм под регионом Афар не статичен, а динамичен и реагирует на тектоническую плиту над ним. Эволюция глубинных мантийных апвеллингов тесно связана с движением плит над ними. Это имеет глубокие последствия для научной  поверхностного вулканизма, сейсмической активности и процесса распада континентов.

Работа показывает, что глубинные мантийные апвеллинги могут протекать под основанием тектонических плит и способствовать концентрации вулканической активности в местах наименьшей толщины тектонической плиты. Дальнейшие исследования предполагают изучение того, как и с какой скоростью происходит движение мантии под плитами.