Чтобы ускорить магму, добавьте воды

Ученые, создавшие сейсмические изображения мантии под известным геологическим объектом, обнаружили меньше всего магмы там, где ожидали увидеть ее больше всего. В статье, опубликованной 2 февраля в журнале Nature, команда под руководством Шона Вэй и Дугласа Винса из Университета Вашингтона в Сент-Луисе представила трехмерное сейсмическое изображение мантии под бассейном Лау в южной части Тихого океана с интригующим несоответствием.

Бассейн Лау — идеальное место для изучения роли воды в вулканических и тектонических процессах. Из-за его расширения там много спрединговых центров — глубоких трещин, через которые магма поднимается к поверхности. Поскольку бассейн имеет V-образную форму, эти центры находятся на разном расстоянии от желоба Тонга, где вода в больших количествах поступает в недра Земли. Ученые знали, что химический состав магмы, извергаемой через спрединговые центры, меняется в зависимости от расстояния до желоба. На севере, у раскрывающейся части V, магма более «сухая», чем на юге, у острия V, где в магме больше воды и связанных с ней химических элементов. Поскольку вода снижает температуру плавления породы, северные центры также производят меньше магмы, чем южные.

Однако сейсмические изображения показали обратное: в южной части мантии оказалось меньше расплавленной породы, чем в северной. После долгих дискуссий ученые пришли к выводу, что вода не только усиливает плавление, но и снижает вязкость расплава, ускоряя его транспортировку к поверхности — подобно тому, как вода делает мед более текучим. Из-за этого богатая водой магма быстро удаляется из мантии, поэтому в любой конкретный момент времени ее там меньше, даже если за более длительный период ее производится больше.

Это открытие приближает ученых к пониманию того, как глобальный круговорот воды влияет на процессы в глубинах планеты. Исследование основано на данных 200 землетрясений, зарегистрированных 50 донными сейсмографами, установленными в бассейне Лау в 2009–2010 годах, и 17 сейсмографами на островах Тонга и Фиджи. «Это первое исследование, которое подчеркивает влияние воды на эффективность извлечения магмы и скорость ее транспортировки», — отметил Дуглас Винс.