Геологи смоделировали разлом земной коры и появление тектонических плит

Уже миллиарды лет на поверхности Земли разворачивается медленный танец тектонических плит. Они раскрывают моря и поднимают горы – возможно, без них не было бы и жизни. Но так было не всегда: в далеком прошлом земная кора была цельной, как у современной Венеры. Что же ее раскололо?
Сегодня «трещин» между плитами достаточно – ими можно считать зоны субдукции, где одна плита сходится с другой и погружается под нее, уходя в верхние слои мантии. В этих областях разворачиваются самые интенсивные геологические процессы на Земле. За долгие эоны некоторые зоны субдукции понемногу исчезают, другие появляются. Но их появление требует уже работающей тектоники плит – и это очень похоже на проблему курицы и яйца.
Чтобы объяснить образование «первичных» трещин еще до того, как появились и начали двигаться плиты, выдвинут целый ряд гипотез, включая метеоритный удар. Одна из этих идей получила серьезное подтверждение в новой работе ученых из США и Южной Кореи: мантийные плюмы. Эти горячие расплавленные потоки движутся в мантии вертикально, поднимаясь до самой коры. Они наблюдаются во многих вулканических «горячих точках» сегодняшней Земли, включая окрестности Японии, Гавайев и Йеллоустоун. Но появились ли такие плюмы на месте субдукции – или сами создали ее?
Геологи Скотт Уоттэм (Scott Whattam) и Роберт Штерн (Robert Stern) исследовали, в частности, обширные базальтовые отложения Карибской большой магматической провинции. Она образовалась около 100 млн лет назад, когда горячий мантийный плюм поднял эти породы к поверхности – и, видимо, привел к появлению зоны субдукции у западного побережья Центральной и Южной Африки. Взяв эту провинцию за образец и призвав на помощь работающего в Швейцарии геофизика Тараса Герю (Taras Gerya), авторы смоделировали процесс появления субдукции под действием мантийного плюма.
Модель показала, что обширные горячие плато, подобные Карибской провинции, – результат первого этапа этого процесса. Большие и разогретые породы, поднятые плюмом, расходятся по обширной площади и ослабляют океанскую кору. Она начинает проседать, причем на разных участках с разной скоростью, так что образуется нечто вроде воронки. Деформированная литосфера окончательно разрывается, и тяжелые плотные части коры стремятся медленно осесть в мантию. Начинается тектоника плит.
Компьютерная модель, в которой разворачивался этот грандиозный геологический процесс, привела к появлению и целого ряда характерных особенностей, которые наблюдаются в зонах субдукции на Земле. Правда, для начала и появления первых разломов все-таки требуется совпадение нескольких условий. Плита, на которую устремляется плюм, должна быть достаточно старой, плотной и холодной. Сам плюм должен быть достаточно мощен, а присутствие воды заметно поможет «скольжению» плит вдоль разломов.
В противном случае процесс останавливается, сумев лишь слегка повредить литосферу. И, похоже, так случалось не раз. На той же Венере известны области, весьма похожие на такие ослабленные участки литосферы. Они могли существовать и на Земле, понемногу подготавливая кору к первым полноценным разломам и старту тектоники плит.