|
История вулканизма на острове Пасхи
|
|
|
|
Учебники географии описывают мантию Земли под ее плитами как хорошо перемешанную вязкую породу, которая движется вместе с этими плитами подобно конвейерной ленте. Но эту идею, впервые высказанную около 100 лет назад, на удивление трудно доказать. Загадочная находка на острове Пасхи, исследованная, в частности, кубинскими, колумбийскими и утрехтскими геологами, позволяет предположить, что мантия Земли, по-видимому, ведет себя совершенно по-другому.
|
|
|
|
Остров Пасхи состоит из нескольких потухших вулканов. Древнейшие отложения лавы образовались около 2,5 миллионов лет назад на поверхности океанической плиты, которая ненамного старше самих вулканов. В 2019 году команда кубинских и колумбийских геологов отправилась на остров Пасхи, чтобы точно датировать вулканический остров.
|
|
|
|
Для этого они прибегли к испытанному рецепту: датировке минералов циркона. Когда магма остывает, эти минералы кристаллизуются. Они содержат немного урана, который "превращается" в свинец в результате радиоактивного распада. Результаты их работы доступны в виде препринта в открытом архиве ESS.
|
|
|
|
|
|
|
Поскольку мы знаем, как быстро происходит этот процесс, мы можем определить, как давно образовались эти минералы. Команда из Колумбийского университета Лос-Анд во главе с кубинским геологом Ямиркой Рохас-Аграмонте отправилась на поиски этих минералов. Рохас-Аграмонте, который сейчас работает в Кильском университете имени Кристиана Альбрехта, обнаружил сотни из них. Но, что удивительно, они были найдены не только 2,5 миллиона лет назад, но и гораздо раньше, вплоть до 165 миллионов лет назад. Как такое могло случиться?
|
|
|
|
Химический анализ цирконов показал, что во всех случаях их состав был более или менее одинаковым. Таким образом, все они должны были образоваться из магмы того же состава, что и у современных вулканов. Тем не менее, эти вулканы не могли быть активны в течение 165 миллионов лет, потому что плита под ними не так уж стара. В таком случае единственным объяснением является то, что древние минералы возникли у истоков вулканизма, в мантии Земли под плитой, задолго до образования современных вулканов. Но это поставило команду перед еще одной загадкой.
|
|
Вулканы в горячих точках и их происхождение
|
|
|
|
Вулканы, подобные тем, что находятся на острове Пасхи, относятся к так называемым "горячим точкам". Они распространены в Тихом океане; Гавайи - известный пример. Они образуются из больших каменных глыб, которые медленно поднимаются из глубин земной мантии, — так называемых мантийных плюмов. Когда они приближаются к основанию земных плит, породы из плюма, а также из окружающей мантии плавятся и образуют вулканы.
|
|
|
|
С 1960-х годов ученым было известно, что мантийные шлейфы остаются на месте в течение очень долгого времени, пока земные плиты перемещаются по ним. Каждый раз, когда плита немного смещается, мантийный шлейф создает новый вулкан. Это объясняет наличие в Тихом океане рядов потухших подводных вулканов, в конце которых находится один или несколько активных. Удалось ли команде найти доказательства того, что мантийный шлейф под островом Пасхи был активен в течение 165 миллионов лет?
|
|
|
|
Зоны субдукции
|
|
|
|
Чтобы ответить на этот вопрос, Рохас-Аграмонте понадобились геологические данные об "Огненном кольце" - области вокруг океана с многочисленными землетрясениями и вулканизмом, где океанические плиты погружаются в мантию Земли. Поэтому она связалась с утрехтским геологом Доуве ван Хинсбергеном.
|
|
|
|
"Трудность заключается в том, что плиты, образовавшиеся 165 миллионов лет назад, давно исчезли в этих зонах субдукции", - говорит Ван Хинсберген, который подробно реконструировал исчезнувшие фрагменты. Когда он добавил к этим реконструкциям большое вулканическое плато на месте современного острова Пасхи, существовавшее 165 миллионов лет назад, оказалось, что это плато, должно быть, исчезло под Антарктическим полуостровом около 110 миллионов лет назад.
|
|
|
|
"И так уж случилось, что это совпало с малоизученной фазой горообразования и деформации земной коры именно в этом месте. Этот горный хребет, следы которого все еще отчетливо видны, вполне может быть результатом субдукции вулканического плато, образовавшегося 165 миллионов лет назад", - добавляет он.
|
|
|
|
Таким образом, его реконструкция показала, что мантийный шлейф острова Пасхи вполне мог оставаться активным так долго. Это позволило бы разгадать геологическую тайну острова Пасхи: древние минералы циркона были бы остатками более ранней магмы, которая была вынесена на поверхность из глубин земли вместе с более молодой магмой при извержениях вулканов.
|
|
Неточности
|
|
|
|
Но тогда возникает другая проблема. Классическую "теорию ленточного конвейера" и без того было трудно согласовать с наблюдением, что мантийные шлейфы остаются на месте, в то время как все вокруг них продолжает двигаться. Ван Хинсберген говорит: "Люди объяснили это тем, что шлейфы поднимаются так быстро, что на них не влияет мантия, которая двигалась вместе с плитами. И что под плиту постоянно поступает новый материал для образования новых вулканов".
|
|
|
|
Но в таком случае старые фрагменты шлейфа вместе со старыми цирконами должны были быть унесены этими мантийными течениями в сторону от острова Пасхи и сейчас не могли находиться там, на поверхности.
|
|
|
|
"Исходя из этого, мы делаем вывод, что эти древние минералы могли сохраниться только в том случае, если мантия, окружающая шлейф, в основном такая же неподвижная, как и сам шлейф", - добавляет он.
|
|
|
|
Таким образом, открытие древних минералов на острове Пасхи позволяет предположить, что мантия Земли ведет себя принципиально иначе и движется гораздо медленнее, чем всегда предполагалось; эта возможность, которую Рохас-Аграмонте и Ван Хинсберген и их коллеги выдвинули несколько лет назад в ходе исследований на Галапагосских островах и Новой Гвинее, и для которой Остров Пасхи теперь дает новые подсказки.
|
|
|
|
Источник
|
