Новое исследование раскрывает, что мантия Земли разделена Тихоокеанским огненным кольцом — древним разломом, сформировавшимся при создании и распаде суперконтинента Пангея.
Один из этих мантийных разделов, называемый Африканским доменом, охватывает значительную часть суши — от восточной Азии и Австралии через Европу, Африку и Атлантику до западного побережья Северной Америки. Другой — Тихоокеанский домен — охватывает Тихий океан. Африканский домен богат элементами и изотопами, в отличие от менее разнообразного состава Тихоокеанского домена, как сообщается в новом исследовании.
Эти различия отражают последние два цикла суперконтинентов, которые охватывают миллиард лет, поясняет Люк Дусе из Университета Кертина в Австралии. За этот период существовало два суперконтинента: Родиния, сформировавшаяся около 1,2 миллиарда лет назад и распавшаяся 750 миллионов лет назад, и Пангея, существовавшая с 335 до 200 миллионов лет назад.
Дусе отмечает, что эти суперконтиненты собирались на территории, которая сейчас является Африкой. Когда океаны замыкались между ними, океаническая кора погружалась под континенты, втягивая элементы и изотопы в мантию под формирующимся суперконтинентом.
Этот геологический процесс, известный как субдукция, повторялся и во времена Пангеи, когда океаническая кора погружалась под континентальную, втягивая породы. Это создавало эффект воронки, по словам Дусе: "Вы концентрируете все под суперконтинентом".
Даже после распада Пангеи, эти химические сигнатуры сохранились как в глубокой, так и в верхней мантии, говорится в статье, опубликованной в Nature Geoscience. В рамках исследования учёные проанализировали 3983 образца базальтов со срединно-океанических хребтов, где раздвигаются тектонические плиты, и магма из верхней мантии остывает, образуя вулканические породы.
Исследователи использовали машинное обучение для сравнения состава базальтов разных временных периодов. Как и магма из глубоких слоёв мантии, образцы показали разделение мантии на Африканскую и Тихоокеанскую области.
Результаты позволяют лучше понять процессы, связывающие мантию и поверхность Земли. Почему суперконтиненты распадаются, ещё неясно, но считается, что это связано с подъемом мантийных сгустков — областей высокой температуры и низкой скорости сдвига (LLSVP) под Африканским и Тихоокеанским доменами.
Дусе отмечает, что мантийные составы отражают процессы на поверхности и в глубине Земли. Это может помочь геологам найти редкоземельные элементы, ценные для технологий, и понять круговорот ключевых для жизни элементов, таких как углерод. Тектоника плит — уникальная особенность Земли, которая поддерживает условия для жизни.
"Земля — единственная известная нам планета с тектоникой плит, и мы стремимся понять, как эта система работает и почему она так уникальна", — сказал Дусе.