У журналі scientific reports 2 листопада опублікована стаття depletion of the upper mantle by convergent tectonics in the early earth. Ця робота стала своєрідним розвитком дослідження, опублікованого в минулому році в журналі nature building cratonic keels in precambrian plate tectonics’, в якій було показано, як сформувалися алмазоносні коріння континентів, визнаного академією наук рф як одне з найважливіших досягнень в науках про землю за 2020 рік.
Тепер вчені знову вирушили вглиб історії землі, щоб за допомогою петролого-термомеханічного моделювання за допомогою суперкомп’ютерів перевірити можливість існування тектоніки плит на молодій планеті і простежити зміну тектоніки плит при охолодженні землі. Важливо відзначити, що мантія молодої землі – головна силікатна оболонка планети – була настільки гарячою (температура на 200-300 ос вище сучасної), що, на думку багатьох дослідників, масштабне переміщення тектонічних плит і тим більше їх занурення в зонах субдукції було неможливо (або вкрай утруднено) через їх розм’якшення і втрати міцності.
» у сучасних умовах субдукція в найзагальніших рисах відбувається так, — розповідає керівник наукової групи, завідувач кафедри петрології та вулканології геологічного факультету мду ім.ломоносова, професор олексій леонідович перчук-одна жорстка тектонічна плита занурюється під іншу жорстку плиту, на глибині породи занурюється плити перетворюються, виділяють велику кількість водного флюїду, що сприяє розвитку магматизму на острівних дугах (наприклад, курильські острови) або на активних околицях континентів (наприклад, анди). Але в ранньому археї через більш високу температуру плити були більш тонкими і пластичними, тому занурюючись, одна плита стягувала за собою іншу. Режим двосторонньої субдукції абсолютно нетиповий для сучасної тектоніки (рис.1), але, по всій видимості, був домінуючим в ранній землі. Моделювання показало дивовижну особливість цього процесу. В результаті зустрічної субдукції двох плит між ними утворюється величезний клин глибиною до 150-200 км, що складається з порід океанічної кори, інтенсивно змінюються гарячим водним флюїдом. У цьому клині спостерігається утворення гранітів, складових основний обсяг континентів сучасної землі, і тому клини, можна розглядати, як протоконтиненти. Чи так це чи континентальні клини були знищені тектонічними процесами, ми плануємо з’ясувати в наших наступних роботах».
Крім того, дослідження вирішило давню суперечку геологів з приводу можливості функціонування механізму субдукції в докембрійський час в принципі – багато дослідників справедливо вважали, що при високих температурах мантії тектонічні процеси в сучасному стилі тектоніки плит неможливі. Розгадка виявилася в тому, що верхня мантія в ранній землі була досить простого мінерального і хімічного складу – вона була в значній мірі виснажена через втрату компонентів, які витрачалися на утворення океанічної кори базальтового складу потужністю в 4 рази більше сучасної (30 км і 7 км, відповідно).
Виснажена мантія є менш щільною, ніж збагачена (феритильна), вона виникає при частковому плавленні перидотитів переважно в зонах спредингу – там де народжується океанічна кора. У сучасній землі » шар » виснаженої мантії досить тонкий, він розташований всередині літосферної плити і разом з нею занурюється в зоні субдукції до перехідної зони мантії або глибше в нижню мантію. У ранній землі, як показали розрахунки вчених « «шари» легкої виснажений мантії, багаторазово перевищують потужність літосферних плит, відокремлювалися від плит і підтікали під літосферу, ще більше наповнюючи верхню мантію (мал. 2). У цій виснаженій оболонці могли здійснюватися масштабні ендогенні процеси, відмінні від сучасних. Що сталося з такими обсягами виснаженої мантії і які етапи вона пройшла на шляху до сучасної землі – загадка, яку ще належить вирішити дослідникам нашої планети.
Рис.1, 2.
