Связь по принципу «курицы и яйца» между суперплюмами в мантии и суперконтинентами на поверхности

Исследователи из Университета Кёртина предполагают существование связи по принципу «курицы и яйца» между суперплюмами в мантии Земли и суперконтинентами на её поверхности. Их работа, опубликованная в журналах Nature Communications и Geology, вносит вклад в научную дискуссию о процессах в глубоких недрах планеты. Учёные из группы Earth Dynamics Group проанализировали содержание никеля, хрома и железа в более чем 40 000 образцов базальтовых пород с континентов и океанического дна возрастом до трёх миллиардов лет.

Полученные данные свидетельствуют, что гигантские структуры в мантии, известные как Провинции с большими областями низких скоростей сдвига (LLSVPs) или суперплюмы, формируются и распадаются циклически с периодом 500–700 миллионов лет. Этот цикл почти точно синхронизирован с циклом суперконтинентов. Исследователи показали, что магний, никель и хром в базальтах можно использовать как «геохимический отпечаток» для отслеживания активности мантийных плюмов в истории Земли.

«Наши открытия показывают, что цикл суперконтинентов приводит к циклу плюмов и суперплюмов, но в то же время суперплюмы вызывают распад суперконтинентов. Таким образом, тектонические плиты и суперплюмы имеют связь по принципу «курицы и яйца», но в этом процессе плиты, по-видимому, имеют небольшое преимущество», — пояснил профессор Чжэн-Сян Ли. Учёные также обнаружили резкое падение содержания магния, хрома и никеля в образцах возрастом около трёх миллиардов лет, что указывает на внезапное снижение температуры мантии и, возможно, на начало глобальной тектонической активности плит.

В работе для Geology команда впервые представила базу данных по океаническим крупным магматическим провинциям, что позволило сравнить запись активности мантийных плюмов в континентальной и океанической областях за последний миллиард лет. Статистический анализ подтвердил сходную цикличность с периодом около 500 миллионов лет, сопоставимым с суперконтинентальным циклом Пангеи и Родинии.