Геологический «секретный проход» под Панамой может объяснить, почему камни мантии Земли находятся на расстоянии более 1500 километров от места их происхождения. Это отверстие, расположенное примерно в 100 км ниже поверхности Земли, может позволить потоку мантийных материалов пройти весь путь от Галапагосских островов до Панамы.
Этот невиданный ранее вид переноса также может помочь объяснить, почему в Панаме очень мало действующих вулканов. На западном побережье Центральной Америки тектоническая плита Кокосовых островов опускается вниз и выталкивает океаническую кору под континентальную кору тектонических плит Северной Америки, Карибского бассейна и Панамы.
Такой процесс называется субдукцией. Эта зона субдукции создает линию вулканов, называемую Центрально-американской вулканической дугой, где лава проталкивается через границы плит. Но вулканизм останавливается в западной Панаме, которая находится на Панамской плите.
Этот относительный мир долгое время оставался загадкой. Теперь исследователи сообщают, что виновником процесса переноса может быть отверстие в тектонической плите Кокосовых островов, похожее на окно, которое ведет вниз к центру Земли.
Отслеживание аномалий
Геологи пытаются больше узнать о том, как работает субдукция вблизи Центральной Америки. Субдукция плиты Кокос под Северной Америкой способна вызвать сильные землетрясения, в том числе такие, как землетрясение в Чьяпасе в 2017 году с магнитудой 8,1 балла, в результате которого погибли десятки людей.
Чтобы узнать больше, исследователи углубились в геохимию региона, собирая образцы вулканических пород, а также образцы газа и жидкости из горячих источников. Их интересовало соотношение молекулярных изотопов, которые представляют собой вариации одних и тех же атомов с разным числом нейтронов в их ядрах.
В данном случае особое внимание исследователей было уделено изотопам гелия и свинца.
«Различные источники геологического материала обычно имеют разный состав, поэтому мы можем отслеживать вклад из разных регионов мантии», — говорят ученые.
Мантия в основном состоит из силикатных пород, которые представляют собой породы с определенной структурой из атомов кремния и кислорода. Но точный состав может сильно отличаться даже на небольших расстояниях. Исследователи обнаружили, что под Центральной Америкой были странные аномалии.
«Мы обнаружили, что в определенных местах Центральной Америки, а именно в западной Панаме и за вулканической дугой в Коста-Рике, у нас есть некоторые экзотические признаки [геохимии], которые действительно напоминают то, что есть на Галапагосских островах».
Мантийный ветер
Это было странно, потому что не было четкого способа объяснить, как элементы мантии с Галапагосских островов могли добраться до Панамы. Поэтому исследователи обратились к сейсмическим изображениям мантии, которые используют волны землетрясений, чтобы нанести на карту то, что находится под поверхностью, и компьютерному моделированию, чтобы попытаться объяснить, что может происходить.
Они обнаружили, что глубоко под Панамой скрытые части плиты Кокос могут содержать ответ. Когда тектоническая плита скользит под другой тектонической плитой во время субдукции, эта субдукционная плита не просто исчезает; она сохраняет свою структуру по мере того, как впитывается в мантию, только постепенно нагреваясь и деформируясь.
«Прямо под Панамой есть отверстие, окно в плите, через которое проникает этот компонент мантии», — говорят ученые.
Это окно может быть результатом естественного, ранее существовавшего разлома в субдуцирующей коре Кокоса, или это может быть место, где кора сломалась во время субдукции. В любом случае оно позволяет материалам проходить — от одной стороны плиты к другой — как через открытое окно.
Подобная ситуация поставила вопрос о том, что могло быть движущей силой «ветра». Исследователи обнаружили две возможности. Во-первых, материалы движутся через Зону Панамского разлома, зону растрескивания в коре и верхней мантии, которая соединяет Галапагосские острова с Панамой. Но, по словам ученых, трудно понять, что могло бы привести к перемещению материала на большие расстояния через эту зону и неясно, возможен ли вообще такой перенос.
Исследователи обнаружили, что более вероятный сценарий состоит в том, что типичная крупномасштабная циркуляция мантии просто выталкивает материалы через отверстие в погружающейся плите.
По словам ученых, существование окна в мантии также может объяснить отсутствие действующих вулканов в Панаме.
Вода, заключенная в коре погружающихся плит, имеет тенденцию способствовать образованию вулканов, потому что вода снижает температуру плавления горных пород, что приводит к образованию магмы. Отверстие в плите под Панамой означает, что в этом месте есть разрыв в богатой водой коре, что, в свою очередь, означает, что там труднее получить поток расплавленной магмы.
Как говорят исследователи, мантийный поток, обнаруженный ими, недостаточно изучен, но во всем мире есть необъяснимые аномалии в химическом составе мантии.
Геологи надеются провести аналогичный анализ в Чили, но в конечном итоге хотят распространить метод по всему миру.
Хочу сказать, что, по моему глубокому убеждению, вещества мантии, из которых состоят Галапагосские острова, попали туда когда-то со стороны Карибского бассейна, а не наоборот (как это представлено в статье).