Исследование островных дуг раскрывает древние связи между химией океана и вулканическими породами

Исследователи, применив новый подход к классической проблеме, выявили, как изменения в химии океана за последние 2 миллиарда лет оставили отпечаток на вулканических породах, формирующихся в островных дугах. Эти дуги, возникающие из-за вулканической активности вдоль зон субдукции, где одна тектоническая плита погружается под другую, играют ключевую роль в формировании континентальной коры.

Исследование, опубликованное в Proceedings of the National Academy of Sciences 18 октября, проливает свет на то, как эти дуги взаимодействовали с химией океана через глубинные связи, которые только сейчас раскрываются. Работа, проведённая лабораторией профессора геологии Клэр Бухольц совместно с UC Berkeley, показала, что стронциевый изотопный состав магм островных дуг изменялся в тандеме с составом стронция в морской воде на протяжении геологического времени.

Авторы предлагают модель этой взаимосвязи. Она включает перенос стронция из морской воды в островные дуги через гидротермальное изменение океанического дна. Этот изменённый материал впоследствии погружается в мантию в зоне субдукции, становится источником для магм островных дуг и в итоге включается в образующиеся островодужные базальты. Таким образом, эти магматические породы несут в своём химическом составе первоначальный «отпечаток» морской воды.

Проведя тщательный анализ и отбор наиболее надёжных данных по изотопам стронция в породах островных дуг из литературы, аспирант Caltech Аманда Беднарик обнаружила чёткую корреляцию. Изотопные отношения стронция в островодужных базальтах хорошо согласуются с таковыми в морской воде в геологическом прошлом. Наиболее ярко значительное увеличение этих отношений в островных дугах совпадает с известным сдвигом в химии океана в позднем неопротерозое, около 600 миллионов лет назад.

«Это исследование подчёркивает, как изменения на поверхности Земли, особенно в химии океана, записываются в глубинных недрах через вулканические породы, образующиеся в зонах субдукции. Это отличный пример взаимосвязи систем Земли даже на протяжении миллиардов лет», — объясняет Беднарик.

Понимание этих древних геохимических процессов критически важно для реконструкции истории тектоники и океанов Земли. В дальнейшем Беднарик планирует изучить офиолитовые комплексы — фрагменты гидротермально изменённой океанической коры, сохранившиеся на континентах, чтобы глубже понять химию океана более чем миллиардлетней давности.