Горячая мантия управляет высотой и вулканизмом срединно-океанических хребтов

Ученые показали, что различия в температуре глубоко в мантии Земли контролируют высоту и вулканическую активность вдоль срединно-океанических хребтов — колоссальных горных цепей на дне океана. Результаты, опубликованные 4 апреля в журнале Science, проливают новый свет на то, как температура в недрах мантии влияет на рельеф земной коры.

Срединно-океанические хребты формируются на границах тектонических плит. Высота их гребней сильно варьируется: в одних местах они погружены на мили ниже поверхности океана, а в других, как, например, в Исландии, поднимаются над водой. Анализ скоростей сейсмических волн от землетрясений показал, что температура мантии под хребтами на глубинах более 400 километров может различаться на целых 250 °C. Высокие участки хребтов связаны с более горячей мантией, а низкие — с более холодной. Исследование также выявило, что все вулканические горячие точки вдоль хребта (вулканы у Исландии, островов Вознесения, Тристан-да-Кунья и др.) расположены над теплыми областями в мантии Земли.

Для решения давнего спора о том, что именно — температура или химический состав мантии — определяет вариации высоты хребтов, ученые объединили три независимых набора данных: сейсмическую томографию, химический состав базальтов (почти 17 000 образцов) и топографию дна. Корреляции между ними однозначно указали на температуру как на ключевой фактор. Холоднейшая точка была обнаружена под самым низким участком — Австрало-Антарктическим разломом в Индийском океане, а горячейшая — под Исландией, что также является сильным аргументом в пользу существования под ней мантийного плюма.

«Наши результаты ясно показывают, что то, что извергается на хребтах, контролируется температурой глубоко в мантии, — сказала ведущий автор исследования Коллин Далтон. — Это разрешает давние споры». Понимание мантийной конвекции, на которую влияют температурные вариации, имеет решающее значение для изучения тектоники плит, землетрясений и вулканизма. Полученные данные также позволят калибровать сейсмические измерения для оценки температуры мантии по всему земному шару.