Гігантський вулкан в національному парку Йеллоустоун виник на великій відстані від ліній розломів та інших геологічних “гарячих точок” завдяки зануренню загиблої континентальної плити під західну частину майбутнього США.
“Тепло, необхідне для запуску вулканічних процесів, зазвичай зустрічається в тих точках Землі, де стикаються тектонічні плити, і одна з них йде в надра планети. Йеллоустон та інші вулкани на заході США розташовані далеко від узбережжя, де проходить межа між плитами. Наші колеги вважали, що “двигуном” їх вивержень виступають так звані плюми – гарячі течії магми, що піднімаються від мантії до кори планети“, — розповідає Лі-Лю цзюнь (Lijun Liu) з університету штату Каліфорнія в Сан-Дієго (США).
Йеллоустонський супервулкан сьогодні являє собою гігантську воронку довжиною 72 кілометри і шириною 55 кілометрів, яка знаходиться на території однойменного національного парку в штаті Вайомінг. В середині минулого століття вчені з’ясували, що це поглиблення являє собою жерло стародавнього вулкана, з гігантською магматичною камерою, розташованою на глибині приблизно 8 кілометрів.
Подальші спостереження за Йеллоустоном показали, що він неодноразово вивергався за останній мільйон років, і що ці виверження мали катастрофічний характер, здатний змінити клімат планети. З іншої сторони, вчені не змогли знайти очевидного джерела його лав і магми, що змушує сьогодні геологів запекло сперечатися про можливу причину появи гігантського вулкана в цій частині США.
Лю і його колеги перевірили всі ці теорії, вивчивши структуру надр Йеллоустон та його околиць за допомогою так званого “сейсмічного томографа” – особливого приладу, здатного розкривати структуру і склад глибинних шарів порід по тому, як через них проходять сейсмічні коливання різних типів.
Ці дані самі по собі не можуть дати точну картинку того, як влаштовані надра Землі в тій чи іншій точці – як правило, вчені зіставляють їх з комп’ютерними моделями кори і мантії і тим, як коливання, породжені землетрусами та вибухами, проходили б через них.
Керуючись цією ідеєю, команда Лю склала кілька десятків комп’ютерних моделей, заснованих на гіпотезах інших геологів про походження Йеллоустон, і “відмотала” час на 20 мільйонів років тому, коли імовірно виник прабатько цього вулкана. Порівнюючи результати цих розрахунків і реальні сейсмічні дані, учені намагалися зрозуміти, яка ідея ближче до істини.
Як виявилося, загальноприйнята теорія про “плюмове” походження головного американського супервулкана не відповідала дійсності – потоки тепла, що виникали в більшості подібних моделей Йеллоустон, текли не вгору, а вниз, у бік надр планети, або виходили на поверхню не там, де потрібно.
Реальне джерело тепла, необхідного для “запуску” Йеллоустон, як вважають Лю і його колеги, знаходиться в приповерхневих шарах мантії на північному сході США, і являє собою один зі шматків так званої Фараллонської тектонічної плити. Вона покривала в далекому минулому частину дна Тихого океану і розпалася на частини ще за часів динозаврів.
Її рештки продовжують занурення вглиб надр Землі і сьогодні, і частина з них, як свідчать розрахунки вчених, могли породити супервулкан в штаті Вайомінг і інші вогнища вулканізму, що виникали на заході США в останні 20 мільйонів років. Ця ж ідея, як зазначає Лю, добре узгоджується з тими слідами “лавових потопів” на заході США, пов’язаних з Фараллонською плитою, які його команда відкрила два роки тому.
Перевірити цю ідею, як вважають Лю і його колеги, досить просто – для цього достатньо проаналізувати хімічний склад порід з Йеллоустон і порівняти їх з типовими викидами плюмів. Американські геологи планують зробити це найближчим часом.