Почему вулканы извергаются далеко от границ плит? Как огромный океан в мантии Земли влияет на вулканическую активность

Вы когда-нибудь задумывались, что скрывается под нашими ногами, гораздо глубже, чем залежи нефти и газа? Представьте себе, на глубине от 410 до 670 километров, в переходной зоне мантии (ПЗМ), таится невероятный запас воды, возможно, превосходящий объем всех океанов на поверхности Земли! Но это не привычные нам моря и океаны. Вода здесь связана в структуре минералов, таких как рингвудит и вадслеит, превращая эту зону в своего рода гигантскую «водяную губку».

Как вода попадает в мантию?

Всё дело в тектонических плитах. Когда одна плита погружается под другую в процессе субдукции, она увлекает с собой не только горные породы, но и воду, содержащуюся в гидратированных минералах. Эти плиты, словно подводные конвейеры, доставляют воду вглубь мантии.

Неравномерное распределение: где больше «влаги»?

Распределение воды в ПЗМ — вопрос сложный и до конца не изученный. Представьте себе, что каждая субдуцирующая плита — это уникальный источник, с разной скоростью, формой и составом. Они «заливают» воду в разные уголки ПЗМ. Неудивительно, что эта глубинная «гидросфера» неоднородна, и в каких-то областях воды больше, чем в других.

Вулканы как окна в мантию: связь между водой и извержениями

Но как узнать, где в ПЗМ больше всего воды? Здесь на помощь приходят вулканы, точнее, так называемый внутриплитный вулканизм. Это извержения, которые происходят не на границах тектонических плит, а внутри них. Они часто являются результатом подъема горячих мантийных плюмов — своеобразных «факелов», вырывающихся из глубины Земли. И вот тут в игру вступает вода.

Дело в том, что вода снижает температуру плавления мантийных пород. Представьте себе, что вы варите суп. Если добавить в кастрюлю воды, температура кипения немного снизится. То же самое происходит и в мантии. В областях с большим количеством воды мантийные породы плавятся легче, образуя магму, которая затем вырывается на поверхность в виде вулканов.

Новое исследование: как прошлое влияет на настоящее

Недавнее исследование, опубликованное в журнале Geochemistry, Geophysics, Geosystems, проливает свет на эту связь. Элен Ванг и ее коллеги проанализировали движения тектонических плит за последние 400 миллионов лет. Они попытались реконструировать, где и когда плиты «заносили» воду в ПЗМ. Затем они сравнили эти карты с местами, где происходил внутриплитный вулканизм за последние 250 миллионов лет.

Результаты: совпадения не случайны

Результаты оказались впечатляющими. Была обнаружена сильная корреляция между «влажными» областями ПЗМ и внутриплитным вулканизмом. Оказывается, значительная часть вулканов (от 42% до 68%) располагается над участками ПЗМ, насыщенными водой. Причем, корреляция усиливается в тех местах, где вода «задержалась» в ПЗМ на протяжении 30-100 миллионов лет. Это говорит о том, что для насыщения ПЗМ водой и запуска вулканической активности необходимы длительные геологические периоды и неоднократные события субдукции.

Объяснение геологических аномалий: от Азии до Австралии

Это открытие позволяет объяснить некоторые геологические загадки. Например, почему в Восточной Азии, западной части Северной Америки и восточной Австралии наблюдается небольшая, но устойчивая вулканическая активность. Возможно, под этими регионами находятся «влажные» участки ПЗМ, «подпитывающие» вулканы.

И наоборот, отсутствие вулканической активности в Индийском океане, юго-восточной Африке и южной части Атлантического океана может быть связано с тем, что под ними располагаются относительно «сухие» области ПЗМ, которые не получали значительного притока воды в течение последних 400 миллионов лет.

Выводы и перспективы: что дальше?

Таким образом, исследование Элен Ванг и ее коллег указывает на важную связь между глубинными процессами в мантии и вулканической активностью на поверхности Земли. Хранение воды в ПЗМ, возможно, играет ключевую роль в формировании ландшафтов и геологической истории нашей планеты.

Конечно, это лишь один шаг в понимании сложной динамики мантии. В будущем необходимо проводить дальнейшие исследования, чтобы более точно картировать распределение воды в ПЗМ и изучить ее влияние на другие геологические процессы. Возможно, нам еще предстоит узнать много нового о подземном океане, скрытом под нашими ногами. Кто знает, какие еще тайны он хранит?