Нове дослідження, опубліковане в журналі Geochemistry, Geophysics, Geosystems, підтверджує тривалі припущення про вплив води, захованої глибоко в мантії Землі, на вулканічну активність у несподіваних місцях планети.
Прихований океан у глибинах Землі
Перехідна зона мантії (ПЗМ) – шар, розташований на глибині 410-670 кілометрів під поверхнею нашої планети, може містити вражаючу кількість води, еквівалентну об’єму кількох океанів. Ця вода не існує у вигляді рідини, а зберігається в кристалічній структурі мінералів, таких як рингвудит і вадслеїт.
Вода потрапляє в глибинні шари Землі внаслідок процесу субдукції, коли одна тектонічна плита занурюється під іншу. Гідратовані океанічні плити переносять воду в глибини мантії, де вона залишається “захопленою” у мінералах.
Розподіл води в ПЗМ донедавна залишався загадкою для геологів. Оскільки тектонічні плити з різним вмістом води занурювалися в мантію в різних місцях та з різною інтенсивністю протягом геологічної історії, логічно припустити, що вода розподілена нерівномірно в цій глибинній зоні.
Вулкани, що з’являються в несподіваних місцях
Дослідники під керівництвом Хелен Ван звернули увагу на особливий тип вулканічної активності – внутрішньоплитний вулканізм. На відміну від вулканів, розташованих на межах тектонічних плит (наприклад, Тихоокеанське вогняне кільце), внутрішньоплитні вулкани з’являються посеред стабільних континентальних чи океанічних плит, де їх поява не пояснюється звичайними тектонічними процесами.
Команда вчених припустила, що ці вулкани можуть бути пов’язані з водою, захованою в ПЗМ. Коли багаті на воду ділянки мантії нагріваються, вода сприяє плавленню порід, утворюючи магму, яка може підніматися до поверхні і створювати вулкани.
Реконструкція геологічної історії водних потоків
Дослідники провели унікальний аналіз, відтворивши рух тектонічних плит за останні 400 мільйонів років. Це дозволило їм визначити, де і коли субдукційні плити могли транспортувати воду в перехідну зону мантії.
Створивши карти ймовірного розподілу води в ПЗМ, вчені порівняли їх з локаціями внутрішньоплитного вулканізму за останні 250 мільйонів років. Результати виявилися вражаючими – від 42% до 68% внутрішньоплитних вулканів розташовані над ділянками ПЗМ з підвищеним вмістом води.
Найсильніша кореляція спостерігалася в регіонах, де вода залишалася в ПЗМ протягом 30-100 мільйонів років. Це свідчить про те, що для запуску вулканічної активності необхідне тривале накопичення води внаслідок численних субдукційних подій.
Пояснення глобальної картини вулканізму
Це відкриття допомагає пояснити просторовий розподіл вулканів у місцях, віддалених від меж тектонічних плит. Зокрема, внутрішньоплитний вулканізм у Східній Азії, Західній Північній Америці та Східній Австралії може бути пов’язаний з накопиченням води в перехідній зоні мантії під цими регіонами.
Водночас, відсутність вулканічної активності в Індійському океані, південно-східній Африці та південній частині Атлантичного океану узгоджується з тим, що ПЗМ під цими регіонами залишалася відносно сухою протягом останніх 400 мільйонів років.
Це дослідження не лише поглиблює наше розуміння глибинної структури Землі, але й підкреслює тісний взаємозв’язок між циклом води, тектонікою плит та вулканічною активністю у формуванні обличчя нашої планети протягом геологічних епох.