Регионы, известные как провинции с большой низкой скоростью сдвига (более запоминающееся название — «большие базальные структуры нижней мантии», или BLOBs), давно известны сейсмологам, поскольку сейсмические волны, генерируемые землетрясениями, замедляются, когда проходят через них.
Один BLOB находится под Африкой, а другой — под Тихим океаном. Они имеют тысячи километров в ширину и могут достигать более тысячи километров в высоту, занимая до 8% общего объёма Земли.
Происхождение BLOBs до конца не выяснено, как и то, из чего они состоят. Многие исследователи считают, что BLOBs образовались из субдуцирующей океанической коры на древних границах плит, в то время как другая гипотеза предполагает, что они являются остатками астероидного удара, который выбросил материал, ставший Луной.
BLOBs горячее, чем окружающая мантия, и, возможно, отличаются по составу. Хотя некоторые исследования предсказывают, что они плотнее, чем мантийные породы, в которых они находятся, другие модели обнаружили обратное.
Фабрики плюмов
В начале 2000-х годов группа учёных под руководством Тронда Торсвика из Университета Осло заподозрила связь между BLOBs и вулканической активностью на поверхности Земли. Чтобы проверить эту теорию, они нанесли на карту расположение крупных магматических провинций (LIPs) и кимберлитов — алмазоносных вулканических пород, которые образуются глубоко в недрах Земли. Затем исследователи отмотали время назад, восстановив положение этих образований на поверхности Земли, когда происходили извержения.
Результаты, опубликованные в 2006 году, показали, что большинство извержений произошло на краях одного из BLOBs. Эти данные подтвердили идею о том, что крупные мантийные плюмы на краях BLOBs выбрасывают тепловую энергию к поверхности и создают LIPs. Активность в LIPs может спровоцировать супервулканы, разорвать суперконтиненты и высвободить огромное количество парниковых газов. LIPs даже были причастны к некоторым крупным массовым вымираниям на Земле.
Исследователи утверждали, что аккуратное соответствие между извержениями и положением BLOBs показывает, что BLOBs неподвижны; тектонические плиты двигались относительно них, но сами BLOBs оставались на месте.
Не так быстро…
Николя Фламан, геофизик и геодинамик из Университета Вуллонгонга (UOW) в Австралии, сказал, что идея о фиксированных BLOBs изначально привлекала исследователей, поскольку обещала заполнить пробел в палеомагнитной истории Земли.
Геологи отслеживают движение тектонических плит, используя палеомагнитные данные, записанные магнитным полем Земли на вулканических породах, когда они остывают и затвердевают. Эти данные могут показать широту извержения на поверхности Земли, но не могут ничего сказать о долготе.
«Всё движется», — сказал Фламан.
Если BLOBs неподвижны, сказал Фламан, древние извержения можно было бы связать с краями BLOBs, что обеспечило бы столь необходимую привязку к палеодолготе.
Однако, как геодинамик, Фламан живёт в мире, где, по его словам, «всё движется». Концепция фиксированных BLOBs не устраивала его. В 2022 году он и некоторые коллеги смоделировали, как Земля выглядела миллиард лет назад. Эти модели показали, что положение вулканических материалов на поверхности можно объяснить так же хорошо, если BLOBs двигались.
Преодоление разрыва
Теперь команда под руководством аспирантки UOW Аннализы Кукчиаро, в которую входит Фламан, с помощью статистического моделирования показала, что крупные вулканические извержения действительно связаны с BLOBs. Команда сопоставила вулканические отложения с миллиардными реконструкциями движения мантии. Исследование было опубликовано в журнале Communications Earth and Environment.
Учёные обнаружили значительную связь между вулканическими отложениями и мантийными плюмами, которые предсказывали модели, «по сути, заполнив этот пробел», — сказал Фламан.
Исследователи не обнаружили существенной связи между путями мантии и краями BLOBs — плюмы могли возникать из любой точки BLOB, а не только с края. Когда плюмы поднимаются через недра Земли, они сталкиваются с «мантийным ветром» — боковым движением полутвёрдой породы, которое может привести к наклону плюмов на угол до 5° от вертикали. Этот наклон, как показало исследование, мог объяснить многие вулканические извержения, которые не происходили непосредственно над BLOB.
Исследование также показало, что BLOBs немного плотнее и менее вязкие, чем окружающая мантия. Вместо того чтобы быть полностью статичными, BLOBs, вероятно, перемещаются со скоростью около 1 сантиметра в год.
Цянь Юань, геофизик из Техасского университета A&M, который не участвовал в исследовании, назвал результаты «очень разумными». Юань был автором теории об астероидном происхождении формирования BLOBs.
«Субдуцирующая плита — это сильнейшая движущая сила ручной конвекции, — сказал он, — поэтому во всех наших моделях мы показываем, что BLOBs будут двигаться».
Большое дно
Фред Ричардс, геодинамик из Имперского колледжа Лондона, который не участвовал в исследовании, провёл обширные исследования BLOBs, ища модель, которая учитывает всё, что о них известно из сейсмологических и геофизических данных.
Исследование UOW, по его словам, добавляет к растущему объёму доказательств того, что нижние части BLOBs плотные, но не слишком плотные, чтобы мешать их перемещению. Связать плотную, вязкую основу с летописью извержений, по его словам, «то, что раньше не было чётко показано».
Билл Моррис, научный писатель
Citation: Morris, B. (2025), Blame it on the BLOBs, Eos, 106, https://doi.org/10.1029/2025EO250302. Published on 15 August 2025.
Text © 2025. The authors. CC BY-NC-ND 3.0