Геологическая аномалия Бермуд: как плавучий слой породы спасает острова от погружения

Забудем о мистических треугольниках и исчезающих самолетах. В Бермудских островах действительно есть аномалия, но кроется она не в детских байках, а глубоко под дном океана. С точки зрения геологии, этот архипелаг ведет себя до странного неправильно.

По всем законам физики, старый, потухший вулкан посреди океанической плиты должен медленно остывать, тяжелеть и погружаться в пучину, превращаясь в подводную гору (гайот). Но Бермуды не тонут. Они продолжают возвышаться над уровнем моря, и никто до конца не понимал почему.

Новое исследование геофизиков Уильяма Фрейзера и Джеффри Парка, наконец объяснило это явление. Остров держится на воде благодаря гигантскому «поплавку» из застывшей магмы.

Проблема отсутствующего тепла

Классическая теория горячих точек, применимая, например, к Гавайям, предполагает наличие мантийного плюма — восходящего потока горячего вещества от границы ядра и мантии. Плюм нагревает литосферу, приподнимая ее, и питает вулканы. Когда тектоническая плита сдвигается, остров теряет источник тепла и начинает погружаться. Так и создается цепочка островов: старые уплывают и тонут, новые рождаются.

Случай Бермуд уникален по нескольким причинам: здесь нет цепочки островов, выстроенных по возрасту. Здесь нет активного вулканизма уже 30 миллионов лет. И самое главное — сейсмическая томография показывает, что под Бермудами нет глубокого теплового плюма. Глубины там холодные.

Тем не менее, остров стоит на широком (около 100 км) поднятии морского дна. Ранее ученые пытались притянуть сюда теорию о тепловой аномалии, но данные не сходились. Без постоянной подпитки теплом дно должно было просесть.

Сейсмическая анатомия

Чтобы заглянуть в недра острова, исследователи использовали метод приемных функций. Анализируя, как сейсмические волны от удаленных землетрясений преобразуются на границах различных слоев под станцией на Бермудах, они построили детальную модель литосферы.

Анализ выявил под океанической корой слой породы толщиной около 20 километров. Это явление известно как магматический андерплейтинг (подслаивание). В период активного вулканизма (30-35 млн лет назад) часть поднимающейся магмы не излилась на поверхность, а скопилась и кристаллизовалась у основания земной коры, существенно увеличив ее толщину.

Обычно в зонах внутриплитного вулканизма мощность андерплейтинга не превышает 10 километров. Под Бермудами этот показатель вдвое выше.

Механизм химической плавучести

Но почему лишние 20 километров камня не утянули остров на дно, а наоборот, приподняли его?

Согласно расчетам Фрейзера и Парка, порода, составляющая этот 20-километровый слой, имеет меньшую плотность, чем мантийное вещество, которое она заместила. Разница составляет примерно 50 кг/м³.

Здесь работает принцип изостазии — равновесного состояния земной коры. Подслоенный материал имеет измененный химический состав (вероятно, обогащен летучими компонентами или вторичными минералами). Будучи легче окружающей мантии, этот массивный блок создает дополнительную выталкивающую силу. Именно эта композиционная плавучесть удерживает Бермудское поднятие на текущем уровне.

Значение открытия

Работа Фрейзера и Парка пересматривает понимание внутриплитного вулканизма. Она демонстрирует, что для формирования устойчивых геологических поднятий в океане не требуется постоянный приток тепла из мантии.

Древние магматические события способны навсегда изменять структуру литосферы, внедряя в нее менее плотные породы. Этот механизм позволяет объяснить существование аномальных зон рельефа, которые сохраняются спустя миллионы лет после того, как вулканы погасли, а недра остыли. Бермуды, по сути, опираются на собственный геологический фундамент, сформированный в далеком прошлом.

Источник: Geophysical Research Letters