Как движения мантии формируют поверхность Земли

Движение тектонических плит формирует рельеф поверхности Земли. Их сближение может создавать горные хребты или океанические желоба, а расхождение — срединно-океанические хребты. Однако на топографию влияют не только сами плиты. Слой мантии под ними оказывает собственное, более тонкое влияние, которое можно наблюдать даже в областях, удаленных от границ плит. Это явление известно как остаточная топография.

Чтобы лучше понять влияние мантии, Стивенсон и его коллеги создали две новые базы данных, развивая предыдущие работы по океанам. Одна база содержит 26 725 измерений толщины земной коры по всему земному шару (крупнейший на сегодня массив данных) вместе с оценками сейсмических скоростей. Другая включает лабораторный анализ зависимости сейсмической скорости от температуры, плотности и давления. Совместно эти данные помогли отделить влияние коры на топографию от влияния мантии и выявить остаточную топографию.

Исследователи установили, что различия в температуре и химическом составе мантии могут вызывать поднятия и впадины в рельефе, отличные от тех, что формируются на границах плит. Эти структуры могут подниматься или опускаться до 2 километров и простираться на сотни и тысячи километров — и всё это в пределах внутренних частей плит.

Одни из самых высоких поднятий (около 2 км), которые, как полагают, соответствуют областям с особенно горячей мантией, находятся в районе Афар–Йемен–Красное море, в западной части Северной Америки и в Исландии. Некоторые из самых глубоких впадин (глубже 1,5 км), где мантия, вероятно, холоднее, расположены в районах близ Чёрного, Каспийского и Аральского морей, а также на Восточно-Европейской равнине. Эта картина поднятий и впадин может в некоторой степени определять места значительной эрозии и осадконакопления.

Эти топографические особенности развиваются медленно, в течение миллионов лет, но тем не менее управляют важными геологическими процессами. По мнению исследователей, полученные данные могут помочь объяснить существование магматизма вдали от границ плит, а также понять неуловимые эффекты течений в мантии Земли на её поверхность в геологическом времени.