Вулканическая "сантехника" определяет развитие глубоководных гидротермальных источников

Геологи под руководством Дугласа Р. Туми из Университета Орегона представили новые данные, меняющие представления о формировании гидротермальных систем на дне океана. В исследовании, опубликованном 22 марта в журнале Nature, ученые из пяти институтов утверждают, что поток вещества в мантии под Восточно-Тихоокеанским поднятием (ВТП) повернут, что заставляет границу плит менять ориентацию со временем. Кроме того, они пришли к выводу, что глубоководные гидротермальные источники (или «черные курильщики») часто формируются над вулканами, где восходящий поток мантии и раздвижение плит сонаправлены.

Ранее считалось, что для образования гидротермальных источников, где процветают микроорганизмы вроде архей, критически важным является только объем производимой магмы. Новые данные показывают, что ключевую роль играет именно строение вулканической «сантехники» — системы каналов между мантией и корой. Количество магмы, производимой вулканами как в сонаправленных, так и в несонаправленных зонах, примерно одинаково. Однако на поверхность прорывается она только в сонаправленных секциях. Если восходящий поток мантии и ось спрединга не совпадают, магма остывает, теряет летучие вещества при латеральном движении и в основном остается под морским дном.

«Мы видим, что поток в мантии не является полностью пассивным или контролируемым плитами. Поток мантии создает движущую силу для движения плит. Это открытие удивительно», — отметил Туми. Исследование проводилось вдоль «быстроспредингового» ВТП между трансформными разломами Сикейрос и Клиппертон на 9° северной широты. Ученые впервые провели томографическое изображение верхней мантии, используя данные с донных сейсмометров. Это позволило изучить как изотропную, так и анизотропную структуру материала в мантии и картировать пути поставки магмы к коре.

Гидротермальные источники чаще всего возникают там, где спрединг и мантийный апвеллинг сонаправлены: больше вулканического тепла достигает дна, склоны хребта пологие и широкие, с обилием извергающейся лавы. В несонаправленных зонах, где магма поднимается не прямо под хребтом, дно глубже, извержения на поверхности редки, и «черные курильщики» отсутствуют. Однако, как подчеркивает Туми, более глубокий хребет магматически активен и производит столько же или даже больше магмы, но она не извергается на поверхность, а охлаждается на глубине или внедряется в толщу.