Взлеты и падения горообразования
На островах Д'Антркасто у Папуа — Новой Гвинеи горные породы дают начало новым идеям о способах формирования горных цепей. Новая научная модель, созданная на основе данных с островов, показывает, как, казалось бы, противоположные процессы тектонического сжатия и растяжения могут происходить в одном регионе. Она также демонстрирует, как участки земной коры, погруженные глубоко под поверхность, могут изменить направление и подняться — по геологическим меркам, мгновенно. Эта модель важна для понимания формирования многих горных поясов.
Острова находятся в центре активной и сложной границы между двумя крупными тектоническими плитами. Горные пояса, такие как Аппалачи и Альпы, формировались в аналогичных регионах, где сталкивались континентальные фрагменты, небольшие океанические бассейны и островные дуги.
В последние десятилетия ученые показали, что породы, найденные в некоторых горных поясах, формировались на глубинах 100 км и более, где образуются минералы сверхвысокого давления, такие как микродиаманты. Принято, что континентальные породы могут достичь такой глубины через субдукцию, когда одна плита погружается под другую.
Продолжаются дебаты о том, как эти породы поднимаются на поверхность. Некоторые утверждают, что небольшие фрагменты субдуцированной коры откалываются и "выскакивают" на поверхность либо в виде хрупких пластин, либо в виде текучих диапиров. Другие полагают, что вся субдуцированная плита может изменить направление и подняться обратно — процесс, известный как эдукция.
Новая термомеханическая модель, созданная учеными из обсерватории Ламонт-Доэрти и Орхусского университета в Дании, показывает, как оба процесса могут происходить совместно. Она демонстрирует, что наиболее глубоко погруженная кора может достаточно прогреться, чтобы от нее отрывались фрагменты и текли вверх, формируя диапиры. Диапиры поднимаются лишь на короткое расстояние, поэтому что-то еще должно доставить их к поверхности. В данном случае модель показывает, что этим "чем-то" является изменение направления движения субдуцированной плиты на обратное. Модель также показывает, как обратная субдукция может быть спровоцирована зарождением новой зоны субдукции поблизости.
Модель появилась в результате попыток понять новые наблюдения, сделанные на островах Д'Антркасто и вокруг них — единственном известном месте на Земле, где породы сверхвысокого давления активно поднимаются на поверхность. Работа описана в ранней онлайн-версии журнала Geochemistry, Geophysics, Geosystems. Модель показывает, что континентальное растяжение и спрединг нового океанического бассейна могут происходить после того, как субдуцированная плита будет вытянута обратно. Этот сценарий согласуется с бассейном Вудларк, который активно расширяется к востоку от островов.
Геофизик из Ламонт Роджер Бак указывает на бассейн Гуденаф к югу от островов как на возможную проверку модели обратной субдукции. По геологическим меркам, бассейн кажется очень молодым. В нем мало осадков (50–1000 метров) по сравнению с 5–10 километрами в окружающих областях. «По сути, острова могут быть вершиной того, что было погружено вглубь, прогрето и частично расплавлено. Если породам сверхвысокого давления на островах для формирования нужно было опуститься на 100 км, куда деваются верхние 90 км при подъеме? Я думаю, это была континентальная окраина, которая поднялась обратно, расплющилась и теперь является дном бассейна Гуденаф», — сказал Бак.
Бак и Кенни Динесен Петерсен из Орхусского университета использовали компьютерные модели, чтобы показать, как сопротивление субдукции плавучей континентальной коры может запустить образование новой зоны субдукции. В случае с бассейном Гуденаф этой новой зоной является жёлоб Новая Британия. Модель предполагает, что дно бассейна Гуденаф поднялось в течение последних 5 миллионов лет. Эта предпосылка может быть проверена в будущем бурением дна бассейна. Это может помочь понять, почему многие горные пояса имеют столь сложный набор структур и пород, сформированных на разных глубинах.