Команда исследователей из Техасского университета в Остине сделала неожиданное открытие — нижняя часть Северной Америки «капает» в мантию Земли. Ученые впервые наблюдают процесс, который геологи называют «кратонным истончением», в режиме реального времени.
Кратоны — это древнейшие участки континентальной коры, которые обычно отличаются стабильностью и могут существовать миллиарды лет без изменений. Однако сейсмические данные показали, что под центральной частью США происходит нечто необычное — фрагменты породы отрываются от основания континента и погружаются в мантию. «Мы заметили, что под кратоном что-то происходит, и, к счастью, смогли понять, что именно вызывает это истончение», — объясняют ученые.
Главным виновником этого процесса оказалась древняя тектоническая плита Фараллон, которая погружается под Северную Америку уже около 200 миллионов лет. Несмотря на то, что сейчас она находится на глубине примерно 600 километров от кратона, плита продолжает влиять на континент.
Механизм этого влияния двоякий. Во-первых, плита изменяет течение вещества мантии таким образом, что оно буквально «подрезает» основание. Во-вторых, она выделяет летучие соединения, которые ослабляют породы в основании континента.
Для проверки своей гипотезы ученые создали компьютерную модель. Когда в модель включали плиту Фараллон, кратон начинал «капать». Когда ее убирали из модели, процесс останавливался.
«Это помогает нам понять, как формируются континенты, как они разрушаются и как перерабатываются обратно в Землю», — отмечает соавтор исследования Торстен Беккер, профессор Школы геонаук Джексона.
Для обнаружения этого явления исследователи использовали новую модель сейсмической томографии, которая обрабатывает полные волновые формы. Эта технология позволила получить более детальную картину процессов, происходящих между глубокой мантией и более поверхностной литосферой. Данные для модели были собраны в рамках проекта EarthScope — масштабной научной инициативы по изучению структуры и эволюции Северной Америки.
Хотя «капание» сосредоточено в одной области кратона, Ученые отмечают, что плита Фараллон взаимодействует с материалом по всему кратону, который занимает большую часть США и Канады. «Очень широкий диапазон территории испытывает некоторое истончение», — отметили авторы исследования.
Жителям континента не стоит беспокоиться — этот процесс идет крайне медленно и не приведет к каким-либо заметным изменениям ландшафта в обозримом будущем. Более того, ученые предполагают, что «капание» в конечном итоге прекратится, когда остатки плиты Фараллон погрузятся глубже в мантию и их влияние на кратон ослабнет.
Это открытие напоминает о судьбе Северо-Китайского кратона, который миллионы лет назад потерял свой самый глубокий корневой слой. Однако уникальность нынешнего случая в том, что геологи могут наблюдать процесс истончения кратона в режиме реального времени.
Исследование показывает, что даже самые стабильные элементы земной коры подвержены изменениям. Понимание этих процессов помогает ученым лучше представлять, как эволюционируют континенты на протяжении миллиардов лет и какие факторы влияют на их формирование и разрушение.
Также ученые спрогнозировали будущее европейского континента, подробнее об этом в статье.
