Ученые расшифровали роль углерода в распаде континентов

Международная междисциплинарная группа под руководством профессора наук о Земле и планетах из Университета Нью-Мексико (UNM) доктора Тобиаса Фишера и научного сотрудника Сиракузского университета (ныне лектора Оклендского университета) доктора Джеймса Мьюирхеда исследовала роль углерода в процессе распада континентов. Результаты работы, опубликованные в журнале Nature в статье "Displaced cratonic mantle concentrates deep carbon during continental rifting", дают новое представление о накоплении и динамическом переносе углерода под мощной древней континентальной корой.

Ранее было установлено, что Восточно-Африканская рифтовая система и континентальные рифты в целом являются значительными источниками дегазации углерода из мантии Земли в атмосферу. Однако оставался открытым вопрос о происхождении этого углерода и механизме его эффективного высвобождения. Согласно модели, предложенной Фишером и его коллегой профессором Стивеном Фоли, дегазирующий CO₂ происходит из углерода, накапливавшегося миллиарды лет у основания древней кратонной литосферы в центре и на окраинах рифта. Эта модель, однако, не объясняла, как глубокий CO₂ высвобождается именно в активно расширяющейся части рифта.

Новое исследование, основанное на анализе проб газа из горячих источников в Танзании, показало резкую разницу в химическом составе газов, выделяющихся из стабильного кратона и активного рифта. Газы кратона имеют чисто коровое происхождение, в то время как рифтовые газы насыщены мантийным CO₂. Потоки мантийного CO₂ на кратоне близки к нулю, но резко возрастают в прилегающем активном рифте. Именно на границе между кратоном и рифтом расположен единственный в мире действующий карбонатитовый вулкан Олдоиньо Ленгай, лава которого содержит около 30% углерода.

Геофизические данные выявили крутой перепад мощности литосферы на краю кратона. Исследователи предполагают, что эта ступень усиливает плавление и объясняет концентрацию магмы, несущей избыток CO₂, а также пространственное распределение землетрясений, которые открывают трещины для подъема CO₂ к поверхности. Количественные физические модели показывают, что необычно толстые и низкоплотные породы мантии под кратоном сметаются мантийным течением в сторону более тонкой плиты под континентальным рифтом. Команда пришла к выводу, что латеральная миграция глубокой кратонной литосферы, насыщенной древним углеродом, в конечном итоге ответственна за карбонатитовый вулканизм и продолжающийся распад континента в этом регионе Восточной Африки.