Что происходит с частями континентов после их погружения в мантию?
Континенты Земли постоянно перерабатываются глубоко под ее поверхностью. Мы знаем это благодаря открытию исследователей Портсмутского университета, которые обнаружили доказательства. Их открытие дает новое понимание того, как земная суша эволюционировала в течение миллиардов лет. 24 Канал исследовал этот вопрос, чтобы рассказать подробнее.
Смотрите также Тысячи тонн золота вытекают на поверхность Земли прямо из ее ядра: где его можно найти
Работа ученых, которая появилась в журнале Nature Geoscience, сосредоточена на процессах, происходящих после столкновения двух континентальных плит, результатом которых является формирование таких крупных горных хребтов, как Гималаи или Альпы. Хотя геологи давно знали, что такие столкновения строят горы, новое исследование доказывает: части континентальной коры могут затягиваться глубоко в недра Земли во время субдукции, после чего они снова поднимаются и смешиваются с породами мантии.
Этот уникальный механизм получил название "реламинация". Он предполагает отслоение плавучей, богатой кремнеземом верхней коры от более плотной нижней части литосферы. Благодаря своей плавучести этот материал поднимается и интегрируется в основание перекрывающей плиты.
Наши результаты показывают, что континентальные столкновения делают гораздо больше, чем просто поднимают горы. Они также создают глубокие гибридные зоны, где материалы коры и мантии смешиваются, образуя магму, которая фактически строит континенты,
– прокомментировал ведущий автор исследования Даниэль Гомес Фрутос из Школы окружающей среды и наук о жизни Портсмутского университета.
Во время реламинации создается гибридный источник из смеси коры и мантии, который впоследствии генерирует постколизионную магму – плутонические породы, появляющиеся через миллионы лет после завершения столкновения континентов.
Плутонические породы – это тип магматических пород, которые образуются, когда расплавленная магма охлаждается и застывает глубоко под поверхностью планеты.
Чтобы доказать существование этого механизма, ученые использовали комплексный подход:
Мы применили комбинацию передовых термомеханических компьютерных симуляций и лабораторных экспериментов по плавлению, чтобы продемонстрировать, что магма, полученная из этого гибридного источника, точно соответствует химическому составу постколизионных магматических пород, найденных по всему миру,
– отметил Даниэль Гомес Фрутос, который работал над этим проектом еще во время пребывания в Национальном музее естественных наук в Мадриде.
Это исследование также помогает разгадать древнюю геологическую загадку: почему многие молодые постколизионные породы по своему составу напоминают древние породы, известные как санукитоиды. Санукитоиды сформировались в архейский эон примерно 3 миллиарда лет назад. Сходство между современными и древними образцами указывает на то, что гибридизация коры и мантии была фундаментальным процессом в течение миллиардов лет, пишет Phys.org.
Это может помочь определить самые ранние этапы тектоники плит на Земле, что до сих пор является предметом споров в научном сообществе.
Это означает, что сложные взаимодействия плит, которые включают субдукцию континентов и смешивание коры с мантией, могли быть активными гораздо раньше в истории Земли, чем считалось ранее,
– добавил Даниэль Гомес Фрутос.
Моделирование показало, что реламинация инициируется на глубине около 100 километров. Объем реламинированной коры достигает пика примерно через 16 миллионов лет (с погрешностью в 5 миллионов лет) после столкновения. Это согласуется с так называемой магматической паузой – временным промежутком, который наблюдается в естественных условиях, когда магматизм начинается лишь через определенное время после завершения основной фазы горообразования.
Ученые также установили, что даже небольшие порции реламинированного материала способны существенно изменить изотопный состав магмы. Например, при столкновении Индии и Евразии в Гималаях зафиксировано значительное обогащение изотопами неодима именно благодаря переработке древней архейской коры.
Таким образом, глубокая переработка коры играет ключевую роль в эволюции континентов и оставляет четкий химический отпечаток, который ученые теперь могут идентифицировать в древних породах по всему миру.