Новая модель показывает, что к поверхности Земли поднимаются несколько составных компонентов из глубокой мантии

Исследователи из Университета штата Аризона, стремясь лучше понять состав самой нижней части мантии Земли, расположенной почти в 2900 км под поверхностью, разработали новые симуляции, описывающие динамику недр планеты. Статья, опубликованная 30 марта в Nature Geoscience, сообщает о результатах, которые могут объяснить сложную геохимию лавы из горячих точек, таких как Гавайи.

Мантийная конвекция — это движущая сила дрейфа континентов, вызывающая землетрясения и извержения вулканов. Через неё материал с самого низа мантии может подниматься к поверхности, что даёт представление о составе глубинных слоёв Земли. Ядро планеты очень горячее (~4000 K), и породы на границе ядра и мантии нагреваются, расширяются и становятся менее плотными. Эти горячие породы (также называемые мантийными плюмами) могут мигрировать к поверхности из-за плавучести.

«Сложные химические сигнатуры базальтов горячих точек свидетельствуют, что состав нижней мантии отличается от других частей. Главный вопрос — как плюмы и различные составные компоненты в мантии взаимодействуют друг с другом, приводя к сложной химии этих базальтов. Ответ очень важен для понимания природы мантийной конвекции», — объясняет ведущий автор Мингмин Ли.

Численные эксперименты команды показывают, что плюмы действительно могут нести комбинацию разного материала из нескольких резервуаров. Согласно симуляциям, часть субдуцированной океанической коры непосредственно вовлекается в плюмы, но значительная её доля — до 10% — попадает в более древние примитивные резервуары. В результате плюмы поднимают к поверхности переменную комбинацию относительно молодой коры, старой коры, перемешанной с древним материалом, и обеднённой фоновой мантии. Таким образом, циклирование океанической коры через мантийные резервуары может объяснить наблюдения разного возраста переработанной коры и химическую сложность лавы горячих точек.