Геологи нашли под Северной Америкой древний поток магмы

Китайско-американская группа геологов обнаружила следы ранее неизвестного очага вулканической активности: участка литосферы с повышенной температурой. Исследователи проанализировали распространение сейсмических волн во время одного из землетрясений в 2011 году, построили трехмерную модель недр Земли под США и Канадой и пришли к выводу о том, что на глубине около 200 километров под поверхностью расположено горячее пятно магмы. Также анализ позволил определить, что этот очаг медленно перемещался на протяжении 150 миллионов лет с запада на восток через весь континент. Подробности приведены в журнале Nature Geoscience, а краткое изложение работы ученых можно найти в Nature News.

Специалисты института геодезии и геофизики Китайской академии наук, Китайского научно-технологического института в Хэфэе и Калифорнийского технологического института использовали данные сейсмостанций, зафиксировавших колебания поверхности Земли после землетрясения в Вирджинии 23 августа 2011 года. Сопоставление информации из разных мест позволило исследователям заметить то, что в разных направлениях сейсмические волны проходили по-разному, как будто они проходили через участки с иными физическими свойствами.

Анализ всей совокупности сейсмических данных показал, что распространяющиеся на запад волны больше ослабевали, причем этот эффект были наиболее отчетлив в слоях на глубине около 200 километров. Волны, которые шли на север и на юг от эпицентра землетрясения, распространялись с разной скоростью: что тоже указывало на некую неоднородность в верхних слоях мантии планеты.

Геофизики пришли к выводу о том, что в верхней мантии находится горячее пятно магмы, которое со временем смещалось относительно североамериканского континента. Наложение дрейфа материков на движение мантии привело к тому, что горячая область, бывшая около 100 миллионов лет примерно под Южной Дакотой (то есть посередине континента) со временем сместилась на восток, достигнув северной части штата Вирджиния (Виргиния). Там траектория горячего пятна изменилась и оно стало медленно дрейфовать на северо-восток, уйдя в итоге под дно Атлантического океана.

Геологи, обнаружившие горячее пятно, считают что их находка хорошо согласуется с древними, достигающими 75 миллионов лет, кимберлитовыми породами в некоторых американских штатах. Кимберлит образуется при застывании магмы в вулканических трубках, поэтому обнаружение его в недрах прямо указывает на вулканическую активность в прошлом. В то же время другие исследователи, включая специалиста университета Мемфиса Рэнделя Кокса (не занятого в описываемой работе) подчеркивают то, что обнаруженные китайско-американской группой сейсмические аномалии могут иметь и иное объяснение.

Анализ сейсмических волн остается на сегодня одним из главных методов исследования недр планеты на глубинах больше 10 километров (самая глубокая скважина, Кольская сверхглубокая, достигала всего 12262 метров). В районах вулканической активности у ученых есть еще возможность проанализировать состав изливающейся с больших глубин магмы, однако вплоть до самого недавнего времени оставалось неясным то, с какой скоростью магма может подниматься от мантии к жерлу вулканов. Опубликованные летом 2013 года работы позволили пересмотреть представления как о возможной скорости движения магмы, так и о сроках существования горячих резервуаров с магмой под спящими вулканами.