Недавно опубликованное исследование в журнале Geology Томаса М. Джернона, Саши Брюне, Теа К. Хинкс и Дерека Кира проливает новый свет на огромную аномалию в мантии — зону необычно горячей породы низкой плотности — глубоко под Новой Англией.
Особенности аномалии
Эта особенность, известная как аномалия Северных Аппалачей (NAA), имеет размеры примерно 400 километров в поперечнике и находится на глубине около 200 километров под поверхностью Земли, в астеносфере — частично расплавленном слое верхней мантии.
На основе передовых геотектонических реконструкций и моделирования потоков в мантии команда пришла к выводу, что эта аномалия — не недавнее явление, а долгоживущий остаток события рифтинга в море Лабрадор, которое произошло примерно 85–80 миллионов лет назад, в позднем меловом периоде.
Визуальная инфографика
Визуальная инфографика показывает путь миграции NAA за миллионы лет. Исследователи утверждают, что её движение в сторону региона Нью-Йорка является частью гораздо более медленного и масштабного процесса миграции мантии, который начался, когда Северная Америка и Гренландия разделились.
Древняя нестабильность в мантии в движении
В течение десятилетий геологи пытались объяснить NAA с помощью концепции конвекции, управляемой краем, — процесса, при котором температурные контрасты между океанической и континентальной литосферой генерируют вертикальные потоки в мантии. Однако у этого объяснения был существенный недостаток: пассивная окраина Атлантического океана — восточный край Северной Америки — была тектонически неактивна около 180 миллионов лет, что намного дольше, чем предполагалось для сохранения активности таких конвекционных ячеек.
Новое исследование предлагает альтернативу: аномалия представляет собой неустойчивость Рэлея – Тейлора — геофизический процесс, при котором менее плотный, плавучий слой мантии выталкивается вверх в более плотный и холодный слой над ним. Эта неустойчивость, вероятно, началась во время континентального раскола в море Лабрадор, когда литосфера была растянута и истончена по мере дрейфа Гренландии и Северной Америки.
Скорость миграции
После начала восходящего потока более горячей породы мантии он стал самоподдерживающейся особенностью, мигрирующей на запад-юго-запад со скоростью примерно 22 километра за миллион лет. Эта скорость, отмечают авторы, близка к скоростям, предсказанным моделями глобальной конвекции в мантии, что говорит о том, что движение обусловлено не случайными факторами, а более глубокими динамическими процессами в мантии.
Соответствующая аномалия под Гренландией
Одним из наиболее убедительных доказательств происхождения из моря Лабрадор являются сейсмические исследования под северо-центральной Гренландией. Там учёные обнаружили аномалию в мантии, подобную NAA по размеру, глубине и структуре сейсмической скорости, которая, по-видимому, образовалась во время того же тектонического эпизода.
Симметрия предполагает, что обе аномалии являются остатками единого массивного события восходящего потока, охватившего зону разлома. Когда открывалось море Лабрадор, эти нестабильности, вероятно, развились по обе стороны от разделяющихся континентов. В то время как аномалия в Гренландии осталась близ своей точки происхождения, NAA неуклонно мигрировала через Североамериканскую плиту, преодолев несколько тысяч километров за десятки миллионов лет.
Центральная аномалия Аппалачей
Исследование также выделяет Центральную аномалию Аппалачей, расположенную южнее, как потенциального «младшего брата» NAA — представляющего более раннюю стадию того же процесса миграции. Если это подтвердится, это будет означать, что нестабильности в мантии могут возникать цепочками, оставляя след из тепловых аномалий, которые отображают историю глубокого потока в мантии.
Значение для тектонической стабильности
Хотя NAA не представляет непосредственной опасности для людей, живущих над ней, её существование бросает вызов устоявшимся представлениям о тектонической стабильности восточной части Северной Америки. Традиционное представление о восточных Соединённых Штатах как о геологически спокойном, структурно стабильном регионе не учитывает возможность миграции мантийных плюмов или нестабильностей под корой.
В течение геологического времени такие восходящие потоки могут ослаблять вышележащую литосферу, изменять модели магматизма и в крайних случаях способствовать континентальному рифтингу — тому же процессу, который когда-то разорвал суперконтинент Пангею. Соавтор Саша Брюне описывает NAA и её аналоги как «наследие континентального рифтинга и распада», что означает, что они являются не изолированными аномалиями, а частью гораздо более древней геодинамической истории.
Понимание того, как и почему эти аномалии мигрируют, является ключом к прогнозированию эволюции внутренних частей континентов на протяжении десятков и сотен миллионов лет, особенно в том, как поток в мантии взаимодействует с другими крупномасштабными процессами на Земле, такими как движение плит и вулканизм в горячих точках.
Подписывайтесь на нашу бесплатную рассылку, чтобы получать увлекательные истории, эксклюзивный контент и последние новости.
Для получения дополнительных новостей посетите Dailygalaxy.com.