Глубоко под Новой Англией на северо-востоке Америки движется что-то огромное. К такому выводу пришли авторы нового исследования в журнале Geology.
Они изучили загадочный участок аномально горячей породы под Аппалачами, известный как Северная Аппалачская аномалия (NAA), шириной возле 350 км на глубине приблизительно 200 км.
По мнению ученых, NAA — часть медленно движущейся мантийной волны, вызванной тектоническими событиями, происходившими более 90 миллионов лет назад.
«Термин "мантийная волна" относится к недавно обнаруженной цепной реакции конвективных нестабильностей в мантии, к которой приводит раскол континента. Это не волна в буквальном смысле, а деформация материала мантии, распространяющаяся подобно волне», — объясняет профессор геодинамики Том Гернон из Саутгемптонского университета.
В прошлом году теория «мантийных волн» стала финалистом премии журнала Science «Прорыв года».
Открытие меняет представления геологов о востоке США — регионе, долгое время считавшемся тектонически стабильным, — и может объяснить, почему часть Аппалачей медленно поднимается на протяжении миллионов лет.
Что представляет собой Северная Аппалачская аномалия сегодня
Представьте себе КТ-сканирование Земли. Именно это геологи сделали с помощью сейсмической томографии — метода, отслеживающего распространение сейсмических волн через слои планеты. Под Нью-Гэмпширом они обнаружили огромный медленно движущийся «пузырь» горячего материала.
Такие аномалии обычно встречаются вблизи вулканов или на границах тектонических плит, но в Новой Англии нет ни того, ни другого.
Чего ожидать: в “Тихоокеанском огненном кольце” внезапно ожили несколько вулканов
Изначально ученые предполагали, что NAA вызвана конвекцией на границе литосферы, но это не объясняло, почему горячая зона находится так глубоко в Земле, под мощной древней породой.
«Капля» из далекого прошлого
Новая теория описывает NAA как неустойчивость Рэлея–Тейлора — процесс, при котором тяжелая холодная порода начинает погружаться в горячую пластичную массу, заставляя разогретый материал подниматься в виде мантийного плюма.
Но самое интересное: этот «текучий» процесс, вероятно, начался не под Новой Англией, а в районе Лабрадорского моря — там, где Северная Америка стала отделяться от Европы более 120 миллионов лет назад.
«Когда континент растягивается, под рифтом образуется пространство, которое быстро заполняется текучей астеносферой, — говорит Гернон. — Это порождает эффект домино: фрагменты литосферного "корня" последовательно отрываются и погружаются, мигрируя вглубь континента».
Скорость их движения — возле 20 км за миллион лет — идеально совпадает с текущим положением NAA.
Не единственная аномалия
NAA может быть частью более масштабной цепочки. Южнее расположена Центральная Аппалачская аномалия (CAA), вероятно, представляющая более раннюю «каплю», связанную с началом раскола Лабрадорского моря 135 млн лет назад.
Вместе эти аномалии формируют мантийную волну — скрытое глубинное возмущение, медленно распространяющееся на запад, как цепная реакция. Эта концепция помогает объяснить подъем плато, сейсмичность и даже древний вулканизм в геологически «мертвых» зонах.
Воздействие на поверхность
Хотя NAA находится глубоко, ее существование может объяснить многовековое поднятие Аппалачей. Однако из-за сухого климата и низкой эрозии заметных изменений рельефа в последнее время не происходило.
Более ранние нестабильности, например, связанные с CAA могли сильнее повлиять на ландшафт миллионы лет назад. Характер этих аномалий предполагает, что подобные мантийные процессы повторялись, постепенно смещаясь вглубь континента.
Из-за недостатка сейсмических данных на севере — Ньюфаундленд, залив Св. Лаврентия — пока неизвестно, существуют ли другие подобные «капли» вдоль этой траектории. Но их возможная связь указывает на скрытую систему мантийной активности под восточным краем Северной Америки.