Раскрыты нетипичные тектонические процессы на ранней Земле

Ученые МГУ совместно с коллегами из Швейцарии и Австралии раскрыли тектонические процессы, происходившие на молодой Земле несколько миллиардов лет назад. Выяснилось, что тогда эти процессы сильно отличались от современных из-за более высокой температуры верхней мантии. Результаты исследования опубликованы в журнале Scientific Reports.

Известно, что на ранней стадии существования Земля была горячее, чем в настоящее время. Более чем 2,5 миллиарда лет назад планета обладала более тонкой литосферой (твердой оболочкой), а высокая температура мантии способствовала более высокой степени плавления содержащихся в ней доминирующих пород — перидотитов. От плавления перидотитов зависят такие процессы, как формирование коры и вулканическая активность, однако мало известно о том, как это могло повлиять на тектонические процессы прошлого.

Материалы по теме:

Вздулось и забурлилоДоказано спонтанное возникновение всего живого

7 марта 2017

Ватные каплиЗарождение жизни объяснили без участия бога

2 мая 2017

В новой работе исследователи смоделировали тектонику океанических плит от архея (4-2,5 миллиарда лет назад) до наших дней в диапазоне температуры от 1300 до 1550 градусов Цельсия (разница между древними и современными температурами варьируется от 0 до 250 градусов). Считается, что на ранней Земле отсутствовала субдукция в современном виде, когда одна тектоническая плита погружается под другую плиту. Для того времени была типична двусторонняя субдукция, когда обе контактирующие плиты погружались в мантию.

Оказалось, что переход от двустороннего к одностороннему режиму субдукции происходит, когда температура верхней мантии опускается ниже 1550 градусов Цельсия. При односторонней субдукции породы, погружающиеся в мантию, плавятся, тем самым возникают вулканические дуги, однако в случае двухсторонней субдукции наблюдается другая картина. Вместо этого образовывался клин глубиной до 180 километров, который состоял из метабазитовых пород, содержащих большое количество воды. Такие клинья могли стать зародышами современных континентов, однако это предстоит выяснить в будущих исследованиях.

Весь этот процесс привел к возникновению чрезмерно утолщенной геохимически истощенной (лишенной многих химических компонентов) мантии, которая отслаивалась от плит и накапливалась под океанической литосферой. Позднее часть этой мантии вошла в состав кратонов — древних частей современных литосферных плит. Истощенная мантия присутствует под литосферой и в настоящее время, однако сейчас ее толщина значительно меньше.