Крупный регион необычно горячей породы глубоко под Аппалачами в Соединённых Штатах может быть связан с тем, что Гренландия и Северная Америка разошлись 80 миллионов лет назад, согласно новому исследованию, проведённому под руководством Университета Саутгемптона.
Учёные опровергли прежние представления
Учёные утверждают, что это не результат тектонических движений плит, которые привели к отделению континента Северной Америки от Северо-Западной Африки 180 миллионов лет назад, как считалось ранее.
Горячая зона под Аппалачами
Горячая зона, о которой идёт речь, — это Аномалия Северных Аппалачей (NAA), регион шириной 350 километров аномально горячей породы, расположенный примерно в 200 км под Аппалачами в Новой Англии.
Исследование, опубликованное в журнале Geology, предполагает, что NAA на самом деле образовалась примерно в 1800 км от нынешнего местоположения, когда земная кора начала раскалываться вблизи Лабрадорского моря между Канадой и Гренландией.
Со временем эта область горячей, нестабильной породы глубоко под поверхностью Земли медленно переместилась туда, где она находится сегодня, — со скоростью примерно 20 км за миллион лет.
Участники исследования
Исследование было проведено Университетом Саутгемптона в Великобритании, Центром наук о Земле им. Гельмгольца в Потсдаме (GFZ), Германия, и Университетом Флоренции в Италии.
Том Джернон, ведущий автор исследования и профессор наук о Земле в Университете Саутгемптона, сказал: «Этот тепловой подъёмник долгое время был загадочной особенностью североамериканской геологии. Он лежит под частью континента, которая тектонически спокойна в течение 180 миллионов лет, поэтому идея о том, что это просто остаток времени, когда земная кора раскалывалась, никогда не складывалась».
Теория «мантийных волн»
Учёные обратились к новой идее, которую они недавно предложили, — теории «мантийных волн», которая была признана финалистом конкурса журнала Science «Прорыв года» в 2024 году.
Теория описывает, как горячая плотная порода медленно отделяется от основания тектонических плит — подобно каплям в лавовой лампе — после того, как континенты раскалываются. Эти «волны» распространяются по нижним поверхностям континентов в течение десятков миллионов лет и могут помочь объяснить редкие извержения вулканов, которые приносят алмазы на поверхность, и почему некоторые внутренние регионы необычно высоки.
Используя передовые геодинамические симуляции, данные сейсмической томографии (подобно медицинскому ультразвуку, но с использованием сейсмических волн для визуализации недр Земли) и реконструкции тектонических плит, исследовательская группа проследила вероятное происхождение NAA до распада Лабрадорского моря, который произошёл между 90 и 80 миллионами лет назад, когда Гренландия отделилась от Канады.
Профессор Саша Бруне, соавтор исследования, который возглавляет секцию геодинамического моделирования в GFZ в Потсдаме, Германия, сказал: «Эти конвективные нестабильности заставляют куски породы толщиной в несколько десятков километров медленно опускаться от основания внешнего слоя Земли, известного как литосфера. По мере того как литосфера истончается, более горячий материал мантии поднимается, чтобы занять её место, создавая тёплый регион, известный как термальная аномалия».
Выводы исследования
Если это предположение верно, то NAA, вероятно, медленно мигрировала на юго-запад через североамериканскую литосферу со скоростью примерно 20 километров в миллион лет, что в целом согласуется с независимыми геодинамическими прогнозами. Текущий размер NAA (примерно 350 км в поперечнике) и глубина соответствуют тому, что модели предсказывают для таких мигрирующих нестабильностей.
Основываясь на исследованиях группы, предполагается, что горячая аномалия пройдёт под регионом Нью-Йорка в течение следующих 10–15 миллионов лет.
Исследование также предполагает, что аналогичная аномальная горячая зона под северо-центральной Гренландией может иметь то же происхождение, что делает её фактически зеркальным близнецом NAA — она возникла с противоположного фланга Лабрадорского моря, когда оно начало раскалываться.
Под Гренландией эта термальная аномалия способствует повышенному тепловому потоку у основания километрового ледяного покрова, влияя на то, как лёд движется и тает сегодня.
Профессор Джернон добавил: «Несмотря на то что на поверхности мало признаков продолжающейся тектоники, глубоко под ней последствия древнего рифтинга всё ещё проявляются. Наследие континентального раскола в других частях земной системы может быть гораздо более масштабным и долговечным, чем мы предполагали ранее».