Конвекция во всей мантии с тектоническими плитами сохраняет долгосрочные глобальные паттерны геохимии верхней мантии

Новые данные о характере конвекции в мантии Земли и её химическом составе представил исследователь из Лестерского университета. Результаты указывают, что мантия течёт не повсеместно, как считалось ранее, а разделена на два очень крупных домена, которые конвектируют преимущественно внутри себя, практически не смешиваясь друг с другом.

Исследование, проведённое доктором Тиффани Барри и опубликованное в журнале Scientific Reports, показывает, что один из этих доменов находится под Тихим океаном, а другой — за его пределами. Вещество верхней мантии опускается в нижние части мантии в зонах субдукции, где одна тектоническая плита погружается под другую. Этот нисходящий слой материала действует как своеобразная завеса, препятствуя глобальному смешиванию материала верхней мантии и сохраняя разделение двух доменов.

«Мы обнаружили, что когда вещество мантии достигает её подошвы, у внешнего ядра, оно не растекается произвольно, а возвращается в то же полушарие, откуда началось его движение. Мы смоделировали это преимущественно восходяще-нисходящее движение конвекции и установили, что оно может сохраняться в течение сотен миллионов лет», — пояснила доктор Барри. Учёные предполагают, что такой режим мантийной конвекции мог быть доминирующим как минимум последние 550 миллионов лет.

Для исследования команда объединила сферическое численное компьютерное моделирование с реконструкциями движения тектонических плит за последние 200 миллионов лет, чтобы отследить перемещение математических частиц на разных глубинах мантии. Полученные модели сравнили с геохимическими изотопными данными из древних океанических бассейнов, которые отражают состав верхней мантии в прошлом. Этот анализ подтвердил, что последовательно формировавшиеся в одном географическом регионе океанические бассейны имеют сходный химический состав, что поддерживает модель долгоживущих разделённых конвективных доменов.