Что общего у вулканов Исландии с ныне мирными вулканическими островами у западного побережья Шотландии и впечатляющими базальтовыми колоннами Дороги гигантов в Северной Ирландии?
Около шестидесяти миллионов лет назад исландский шлейф мантии — фонтан горячей породы, который поднимается из границы между ядром и мантией Земли, — вызвал вулканическую активность на обширной территории Северной Атлантики, простирающейся от Шотландии и Ирландии до Гренландии.
Учёные десятилетиями ломали голову над тем, почему этот всплеск вулканизма был таким масштабным. Теперь исследование, проведённое под руководством Кембриджского университета, показало, что различия в толщине тектонических плит вокруг Северной Атлантики могут объяснить широко распространённый вулканизм.
Исследователи составили сейсмические и температурные карты недр Земли, обнаружив, что участки более тонкой тектонической плиты действовали как каналы, направляя расплавленную породу шлейфа на обширной территории.
Исландия, одно из самых вулканически активных мест на Земле, во многом обязана своим происхождением шлейфу мантии. Помимо вулканизма, влияние Исландского шлейфа распространяется на формирование морского дна и океаническую циркуляцию в Северной Атлантике и, в свою очередь, на климат с течением времени. Несмотря на глобальное значение, многие аспекты поведения и истории шлейфа остаются неясными.
«У учёных остаётся много вопросов о шлейфе Исландии», — сказал Раффаэле Бонадио, геофизик из Департамента наук о Земле Кембриджского университета и ведущий автор исследования, опубликованного в журнале Nature Communications.
Бонадио попытался объяснить, почему вулканический отпечаток шлейфа был гораздо более распространённым шестьдесят миллионов лет назад — до того, как Атлантика открылась, — формируя вулканы и лавовые излияния, простирающиеся на тысячи километров.
Используя сейсмические данные, полученные в результате землетрясений, Бонадио создал компьютерное изображение недр Земли под Британией и Ирландией. Этот метод, известный как сейсмическая томография, работает аналогично медицинской компьютерной томографии, выявляя скрытые структуры глубоко внутри планеты. Бонадио объединил это с измерениями сейсмической термографии — новым методом, разработанным командой, — который выявляет изменения температуры и толщины тектонической плиты.
Он обнаружил, что вулканы северо-западной Шотландии и Ирландии образовались в районах, где литосфера (жёсткий внешний слой Земли, из которого состоят тектонические плиты) тоньше и слабее.
«Мы видим, что древние вулканы сконцентрированы в этом коридоре тонкой литосферы под Ирландским морем и прилегающими районами», — сказал Бонадио. Он считает, что горячий материал шлейфа преимущественно направлялся по этому коридору, скапливаясь в районах с тонкой плитой из-за своей плавучести.
Ранее некоторые учёные выдвигали альтернативные, не связанные со шлейфом мантии, версии происхождения вулканической активности, сказал Бонадио. Но его новое исследование показывает, что рассеяние могло быть объяснено тем, что магма направлялась и перенаправлялась в районы с более тонкой литосферой.
Сергей Лебедев из Кембриджского университета сказал: «Эта поразительная корреляция позволяет предположить, что горячий материал шлейфа разрушил литосферу в этом регионе. Эта комбинация тонкой литосферы, горячей астеносферы и декомпрессионного плавления, вероятно, вызвала подъём и вулканическую активность».
Ранее авторы обнаружили тесную связь между неравномерным распределением землетрясений в Британии и Ирландии и толщиной литосферы, показывая, как шрамы, оставленные шлейфом мантии, влияют на сейсмические опасности сегодня.
Бонадио и Лебедев также используют свои методы для картирования потенциала геотермальных энергетических ресурсов. «В Британии и Ирландии наибольший приток тепла из мантии Земли находится в тех же местах, где шестьдесят миллионов лет назад извергались вулканы и где литосфера тоньше», — сказал Лебедев.
Он и Бонадио работают с международными коллегами над применением своих новых методов сейсмической термографии для глобальной геотермальной оценки.
Предоставлено Кембриджским университетом.