Классическая теория вулканов может быть ошибочной

Согласно новому исследованию ученых из Калифорнийского технологического института и Университета Майами, традиционная модель из учебников, описывающая извержение вулканов (например, формирующих Гавайские острова) как результат выброса магмы узкими струями из глубин Земли, неверна. Новые данные сейсмологии подтверждают, что таких узких струй, называемых мантийными плюмами, на самом деле не существует, и базовая физика не поддерживает их наличие.

Это открытие ставит под сомнение основу, на которой строилась значительная часть наук о твердой Земле последние 20 лет. Согласно отвергаемой теории, узкие струи горячей магмы, поднимающиеся от границы ядра и мантии (на глубине ~3000 км), создавали «горячие точки» на поверхности, приводя к образованию вулканических цепей, подобных Гавайям. Однако, как заявляют авторы, эти гипотетические плюмы так и не были обнаружены, несмотря на масштабные и дорогостоящие поиски с помощью сейсмических станций.

Благодаря усовершенствованной сети станций и улучшенной теории, анализ сейсмологических данных теперь достаточно точен, чтобы подтвердить отсутствие узких струй. Вместо них данные выявляют крупные, медленные восходящие потоки мантии шириной в тысячи километров. Ученые предлагают модель «тектоники сверху-вниз», основанную на классической концепции мантийной конвекции. В этой картине двигателем процессов является не тепло ядра, а охлаждение поверхности планеты, которое заставляет материал погружаться, вытесняя и заставляя подниматься магму из верхних 200 км мантии.

«Это простая демонстрация того, что вулканы являются результатом обычной крупномасштабной конвекции и тектоники плит», — говорит Дон Андерсон, почетный профессор геофизики Caltech. Исследование также меняет интерпретацию изотопного состава пород, указывая на смешение материала в пределах верхней 1000 км мантии, а не между резервуарами, разделенными тысячами километров. Статья «Mantle updrafts and mechanisms of oceanic volcanism» опубликована 8 сентября в Proceedings of the National Academy of Sciences.