Исландия — один из самых активных вулканических регионов в мире, но её сейсмическая природа — часть гораздо более широкой геологической истории.
В ходе революционного открытия учёные, поддержанные проектом ЕКА, раскрыли глубинные силы, сформировавшие огненное вулканическое прошлое Северной Атлантики, пролили свет на обширный геологический регион, простирающийся от Гренландии до Западной Европы, где находятся такие знаковые природные чудеса, как Дорога гигантов в Северной Ирландии.
Крупные магматические провинции
Крупные магматические провинции, подобные магматической провинции Северной Атлантики, как известно, вызывали глубокие изменения климата Земли и катастрофические массовые вымирания. Их формирование часто связано с быстрым выбросом в атмосферу огромного количества вулканических газов, включая углекислый газ и диоксид серы. Такие выбросы могут привести к потеплению атмосферы или, наоборот, к краткосрочному похолоданию из-за выброса аэрозолей. Кроме того, вулканический пепел и потоки лавы могут изменить химический состав океана, влияя на морские экосистемы.
Понимание механизмов, управляющих формированием крупных магматических провинций, имеет решающее значение для оценки любых потенциальных последствий для нашего будущего климата.
Вулканы Исландии и Северной Атлантики
Вулканы в Исландии и по всей Северной Атлантике, как считается, вызваны Исландским плюмом — гигантским горячим конвективным подъёмом, поднимающимся от границы земного ядра и мантии к поверхности.
Вулканы разбросаны на площади в тысячи километров, и это можно объяснить боковым течением плюмового материала, но доказательств такого течения было мало — до недавнего времени.
Новое исследование, представленное в рамках проекта ЕКА «Наука для общества 4D Dynamic Earth» на симпозиуме «Живая планета» в Австрии, раскрывает факторы, которые направили поток горячего мантийного материала и определили распределение древних вулканов.
Исследователи впервые применили методы термодинамической инверсии разнообразных спутниковых данных, включая гравитационные данные из миссии ЕКА FutureEO Earth Explorer GOCE, наряду с сейсмическими и другими наземными данными.
Применение этих методов к Великобритании и Ирландии выявило ранее неизвестные вариации толщины тектонической плиты — литосферы — под этим регионом магматической провинции Северной Атлантики. Примечательно, что области поднятия и магматизма возрастом 60 миллионов лет точно совпадают с регионами, где литосфера в настоящее время аномально тонкая.
Сергей Лебедев из Кембриджского университета отметил: «Эта поразительная корреляция позволяет предположить, что горячий материал из Исландского плюма проник в регион, разрушая литосферу. В результате сочетание тонкой литосферы, горячей астеносферы и декомпрессионного плавления, вероятно, вызвало поднятие и вулканическую активность».
Неравномерное распределение сейсмичности
Результаты также показывают, что неравномерное распределение текущей внутриплитной сейсмичности в Великобритании и Ирландии сосредоточено в регионах с тонкой литосферой и вдоль участков с резкими контрастами толщины литосферы. Это указывает на то, что глубокомантийный плюм не только создал картину тонкой литосферы и разрознённых вулканических центров, но и оставил после себя длительную механическую неоднородность в литосфере. Эта неоднородность продолжает влиять на долгосрочное распределение деформаций, землетрясений и сейсмической опасности.
Раффаэле Бонадио из Кембриджского университета объяснил: «Наше исследование впервые предоставляет прямые доказательства того, что именно тонкая литосфера под восточной частью магматической провинции Северной Атлантики сфокусировала поток плюмового материала и локализовала там поднятие и магматизм, включая обширную группу антримских лав с известной Дорогой гигантов и многочисленными другими магматическими центрами».
Значение гравитационных данных из космоса
Исследование подчёркивает критическое значение гравитационных данных из космоса, используя данные из известной миссии ЕКА GOCE. Опираясь на наследие миссий GOCE, а также американо-германских миссий GRACE и GRACE Follow-On, ЕКА в настоящее время разрабатывает новаторскую миссию следующего поколения по изучению гравитации (NGGM).
Илиас Дарас, учёный ЕКА по геодезии и твёрдой Земле, сказал: «Предназначенная для расширения границ геологии, NGGM предложит беспрецедентный взгляд на внутренние процессы Земли». «Точно отслеживая изменения массы на поверхности планеты и глубоко внутри её недр, NGGM улучшит наше понимание тектонической динамики и наши знания о сложной структуре земной коры и мантии, проливая новый свет на их плотность и вязкость».