Магматические потоки извергаются из более глубоких источников, чем считалось ранее

Международная группа геологов с помощью компьютерного моделирования показала, что огромные магматические извержения могут зарождаться глубже под поверхностью Земли, чем предполагалось ранее. Такие трапповые (флюдобазальтовые) извержения в прошлом вызывали множество глобальных изменений климата и великие массовые вымирания.

Крупные магматические извержения в истории Земли порождали обширные потоки базальтовой лавы на континентах. Согласно общепринятой точке зрения, самые мощные флюдобазальтовые извержения возможны только в регионах, где континентальные тектонические плиты необычно тонки, что позволяет веществу глубокой мантии подниматься близко к поверхности. В таких условиях низкого давления плавление горячей мантии может генерировать огромные объемы магмы.

Новое исследование ученых из Хельсинкского и Орхусского университетов ставит эту устоявшуюся концепцию под сомнение. Как объясняет ведущий автор статьи в Journal of Petrology доктор Юсси Хейнонен, представление о необходимости условий низкого давления для формирования флюдобазальтов в значительной степени основано на составе редкоземельных элементов в извергнутых магмах.

Исследование было частью проекта, посвященного происхождению траппов, извергнувшихся в южной Африке и Антарктиде около 180 миллионов лет назад, когда эти континенты были соединены в составе Пангеи. Ученые обратили внимание, что большинство этих флюдобазальтов расположены в регионах с толстой, а не тонкой литосферой. Кроме того, многие базальты с составом, указывающим на формирование в условиях высокого давления, на самом деле находятся в областях с тонкой корой.

Альтернативная гипотеза начала формироваться после обнаружения в Мозамбике типа флюдобазальта, состав которого свидетельствует об исключительно высоких температурах извержения. Исследователи предположили, что плавление аномально горячей мантии может приводить к образованию магм высокого давления с характеристиками редкоземельных элементов, похожими на магмы низкого давления.

Для проверки гипотезы было использовано геохимическое моделирование с инструментом REEBOX PRO. Моделирование подтвердило, что при высоких температурах плавления мантии полностью расходуется гранат — минерал-индикатор высокого давления. Таким образом, магмы, сформировавшиеся при высоком давлении, могут химически напоминать магмы низкого давления, если мантийный источник очень горячий.

Результаты показывают, что объемные флюдобазальты могут формироваться в регионах с толстыми тектоническими плитами, а составы редкоземельных элементов в них являются ненадежными индикаторами глубины генерации магмы, если не учитывать влияние температуры и состава мантии.