«Апостериори»: Гигантский вулканический эпизод оставил следы глубоко внутри океанической плиты

Новости науки и технологий

Поддержите «Эхо», если вы не в России

Учёные обнаружили следы древнего гигантского извержения глубоко внутри земной коры. Анализ сейсмических волн показал, что крупнейшее океаническое плато на Земле – Онтонг-Ява в Тихом океане – имеет необычную внутреннюю структуру. Вероятно, миллионы лет назад мощный поток магмы не просто сформировал поверхность плато, а буквально перестроил литосферу на десятки километров в глубину.

Онтонг-Ява – это крупнейшая на Земле магматическая провинция. Такие образования возникают в результате кратковременных, но чрезвычайно масштабных вулканических событий, когда на поверхность и в недра планеты поступают огромные объёмы расплава. Плато сформировалось примерно 110–120 миллионов лет назад в результате интенсивного вулканизма, однако долгое время оставалось неизвестным, каким образом магма поднималась через существующую океаническую литосферу и как именно она изменила её структуру.

Авторы исследования, опубликованного в журнале Geophysical Research Letters, изучили внутреннее строение литосферы под Онтонг-Ява с помощью высокочастотных сейсмических волн. Учёные анализировали два типа сейсмических волн: продольные – P-волны и поперечные – S-волны, которые распространяются внутри океанической литосферы. Такие волны чувствительны к небольшим неоднородностям внутри пород: например, к участкам с разным минеральным составом или застывшим магматическим каналам.

Исследователи сравнили распространение этих волн под Онтонг-Ява и в районе обычной океанической литосферы в северо-западной части Тихого океана. Оказалось, что под плато S-волны значительно быстрее теряют энергию и приходят с задержкой примерно 15–20 секунд по сравнению с аналогичными измерениями в нормальной океанической плите. Скорость распространения волн также оказалась ниже: примерно на 4% по сравнению с обычной литосферой.

Чтобы объяснить эти наблюдения, учёные провели компьютерное моделирование распространения сейсмических волн. Оказалось, что обычная модель океанической литосферы с горизонтальными слоями не подходит. Данные лучше всего объясняет структура, в которой к обычной слоистой литосфере добавлены вертикальные неоднородности – структуры, похожие на многочисленные магматические дайки.

Дайки – это вертикальные трещины в горных породах, заполненные застывшей магмой. Авторы предполагают, что во время формирования Онтонг-Ява гигантский мантийный плюм – восходящий поток горячего вещества из глубин Земли – проникал через уже существующую океаническую плиту. Магма распространялась вверх по системе каналов, а после застывания эти каналы сохранились внутри литосферы в виде вертикальных структур.

Кроме того, исследование показывает, что воздействие этого события было не только механическим, но и химическим. Скорость сейсмических волн под плато ниже, чем ожидается даже с учётом наличия дайков. Учёные предполагают, что взаимодействие магмы с мантией изменило её химический состав – произошло так называемое повторное обогащение литосферной мантии веществом расплава.

Новые результаты показывают, что крупнейшие вулканические события в истории Земли могли менять не только поверхность планеты, но и её внутреннее строение. Подобные исследования помогают понять, как формировались крупные магматические провинции и какую роль они играли в эволюции земной литосферы. В дальнейшем учёные планируют использовать более сложные трёхмерные модели, чтобы определить, насколько широко распространились эти древние магматические структуры под плато.