Тектоника плит, принятая на протяжении более 60 лет теория, объясняющая геологические процессы, происходящие под поверхностью Земли, утверждает, что ее внешняя оболочка раздроблена на блоки твердой породы размером с континент, называемые «плитами», которые скользят по мантии Земли, т.е. каменистый внутренний слой над ядром планеты. Поскольку плиты дрейфуют и сталкиваются друг с другом на протяжении миллионов лет, они производят все, от вулканов и землетрясений до горных хребтов и глубоких океанских желобов на границах, где сталкиваются плиты.
Теперь, используя суперкомпьютерное моделирование, исследователи показывают, что плиты, на которых расположены океаны Земли, разрываются массивными тектоническими силами, даже когда они дрейфуют вокруг земного шара.
Результаты сообщаются в исследовании, опубликованном на этой неделе в журнале Nature Geoscience.
До сих пор мысли были сосредоточены только на геологической деформации этих дрейфующих плит на их границах после того, как они достигли зоны субдукции, такой как Марианская впадина в Тихом океане, где массивная Тихоокеанская плита ныряет под меньшую Филиппинскую плиту и перерабатывается в Мантия земли.
Новое исследование показывает гораздо более раннее повреждение дрейфующей плиты дальше от границ двух сталкивающихся плит, сосредоточенных вокруг зон микроконтинентов – фрагментов континентальной коры, которые откололись от основных континентальных масс и образовали отдельные острова, часто в нескольких сотнях километров от своего места. происхождения.
«Наша работа обнаруживает, что совершенно другая часть плиты раздвигается из-за процесса субдукции и на очень ранней стадии тектонического цикла», – сказал Эркан Гун, кандидат наук с кафедры наук о Земле на факультете. наук и искусств в Университете штата Техас и ведущий автор исследования.
Исследователи называют механизм «шкивом субдукции», когда вес погружающейся части, которая ныряет под другую тектоническую плиту, натягивает дрейфующую океаническую плиту и разрывает слабые участки микроконтинента на ранней стадии потенциально значительного повреждения.
«Повреждение происходит задолго до того, как фрагмент микроконтинента достигает своей участи, который должен быть поглощен в зоне субдукции на границах сталкивающихся плит», – сказал Рассел Пискливек, профессор и заведующий кафедрой наук о Земле Университета штата Калифорния, и соавтор книги. изучение. Он говорит, что еще один способ взглянуть на это – подумать о дрейфующей океанской плите как о конвейере для багажа в аэропорту, а микроконтиненты – как о кусках багажа, перемещающихся по конвейеру.
«Сама конвейерная система фактически разрывает багаж, когда он движется по карусели, прежде чем багаж даже достигает своего владельца."
Исследователи пришли к результатам после загадочного наблюдения значительного расширения скал в альпийских регионах Италии и Турции. Эти наблюдения показали, что тектонические плиты, которые привели скалы к их текущему местоположению, были уже сильно повреждены до столкновений и событий горообразования, которые обычно вызывают деформацию.
«Мы разработали и провели вычислительные модели Земли, чтобы исследовать процесс учета наблюдений», – сказал Ган. «Оказалось, что температуры и давление горных пород, которые мы измерили с помощью виртуальных моделей Земли, полностью совпадают с загадочной эволюцией горных пород, наблюдаемой в Италии и Турции."
По словам исследователей, результаты уточняют некоторые фундаментальные аспекты тектоники плит и требуют пересмотра понимания этой фундаментальной теории в геонауках.
«Обычно мы предполагаем – и учим – что океанский пластинчатый конвейер слишком силен, чтобы его можно было повредить, когда он движется вокруг земного шара, но мы доказываем обратное», – сказал Пискливец.
Результаты основаны на наследии Дж. Тузо Уилсон, также ученый из Соединенного Королевства и известный специалист в области геолого-геофизических исследований, который впервые предложил идею тектоники плит в 1960-х годах.
Исследование стало возможным при поддержке SciNet и Compute Canada, Совета по естественным наукам и инженерным исследованиям Канады (NSERC) и Совета по научным и технологическим исследованиям Турции.