Обширное скопление необычно теплой породы глубоко под Аппалачскими горами в США, согласно новым данным исследователей из Университета Саутгемптона, может быть связано с отделением Гренландии от Северной Америки 80 миллионов лет назад.
Исследовательская группа утверждает, что этот глубинный источник тепла не является остаточным явлением от раскола Северной Америки и Северо-Западной Африки 180 миллионов лет назад, как долгое время считалось.
Эта область горячего материала, известная как Северо-Аппалачская аномалия (NAA), простирается примерно на 350 километров и находится на глубине около 200 километров под Новой Англией.
Исследование, опубликованное в журнале Geology, предполагает, что NAA первоначально сформировалась примерно в 1800 километрах к северу, возле моря Лабрадор, где кора Земли начала разделяться между Канадой и Гренландией. В течение десятков миллионов лет этот карман теплой, нестабильной породы медленно мигрировал на свое нынешнее место со скоростью около 20 километров за миллион лет.
В проекте приняли участие исследователи из Университета Саутгемптона, Центра исследований Земли имени Гельмгольца в Потсдаме (GFZ) и Университета Флоренции.
Том Гернон, ведущий автор исследования и профессор геонаук из Университета Саутгемптона, отметил: «Этот термический подъем долгое время оставался загадочной особенностью североамериканской геологии. Он находится под частью континента, которая была тектонически спокойна на протяжении 180 миллионов лет, поэтому идея, что это просто остаток от распада материка, никогда не казалась вполне убедительной».
«Наше исследование предполагает, что это часть гораздо более масштабного, медленно движущегося процесса глубоко под землей, который потенциально может помочь объяснить, почему горные хребты, такие как Аппалачи, по–прежнему существуют, — сказал Гернон. — Тепло в основании континента может ослабить и удалить часть его плотного «корня», делая континент легче и плавучее, подобно воздушному шару, поднимающемуся после сброса балласта. Это могло бы привести к дальнейшему поднятию древних гор за последние несколько миллионов лет».
Ученые основывали свой анализ на недавно предложенной ими теоретической концепции, называемой теорией «мантийной волны». Она была номинирована на премию Breakthrough of the Year журнала Science в 2024 году.
Эта идея описывает, как горячая, плотная порода постепенно отделяется от основания тектонических плит после раскола континентов, ведя себя подобно каплям, поднимающимся и опускающимся в лава–лампе. Эти медленно движущиеся волны могут перемещаться под континентами в течение десятков миллионов лет и способствовать объяснению необычных вулканических извержений, выносящих алмазы на поверхность, а также поднятия рельефа вдали от границ плит.
Комбинируя геодинамические компьютерные модели, сейсмическую томографию (схожую с медицинским ультразвуком, но использующую сейсмические волны для изучения недр Земли), и реконструкции прошлых положений плит, исследователи проследили происхождение NAA до периода открытия моря Лабрадор и отделения Гренландии от Канады 90–80 миллионов лет назад.
Профессор Саша Брун, соавтор исследования и руководитель отдела геодинамического моделирования в GFZ, пояснил: «Эти конвективные нестабильности приводят к тому, что куски породы, толщиной в несколько десятков километров, медленно опускаются с основания внешней оболочки Земли, известной как литосфера. По мере истончения литосферы на ее место поднимается более горячий мантийный материал, создавая теплую область, называемую термической аномалией».
«Наши более ранние исследования показывают, что эти «капли» породы могут образовываться последовательно, подобно падающим по очереди домино, и последовательно мигрировать со временем. Особенность, которую мы видим под Новой Англией, очень вероятно, является одной из таких капель, которая возникла далеко от своего нынешнего местоположения», — добавил Брун.
По расчетам команды, NAA движется на юго–запад через Северо–Американскую литосферу со скоростью около 20 километров за миллион лет. Ее нынешний размер и глубина, около 350 километров в ширину, хорошо согласуются с предсказаниями для таких медленно движущихся мантийных нестабильностей. Исследователи оценивают, что центр аномалии может пройти под регионом Нью–Йорка примерно через 15 миллионов лет.
Исследование также предполагает существование аналогичной тепловой аномалии под центральной частью северной Гренландии. Эта особенность может иметь то же происхождение, что и NAA, и быть ее геологическим аналогом, сформировавшимся на противоположной стороне моря Лабрадор во время раскола.
Под Гренландией этот глубинный источник тепла повышает температуру в нижней части толстого ледникового щита, влияя на то, как лед течет и тает сегодня. Как отметил профессор Гернон, «древние тепловые аномалии продолжают играть ключевую роль в формировании динамики континентальных ледниковых щитов снизу».
Доктор Дерек Кир, соавтор исследования и специалист по тектонике из Университета Саутгемптона и Университета Флоренции, подчеркнул: «Идея о том, что раскол континентов может вызывать капли и циркулирующие ячейки горячих пород на глубине, которые распространяются на тысячи километров вглубь материка, заставляет нас переосмыслить то, что мы знаем о краях континентов как сегодня, так и в глубоком прошлом Земли».
Результаты подтверждают более ранние работы, показывающие, что глубинные земные процессы могут продолжаться долго после того, как активность на поверхности затихла. Эти устойчивые нестабильности могут влиять на все – от поднятия и эрозии до паттернов внутриконтинентального вулканизма, даже в регионах, считающихся геологически стабильными. Профессор Гернон добавил: «Даже если поверхность демонстрирует мало признаков продолжающейся тектоники, глубоко внизу последствия древнего рифтогенеза все еще проявляются. Наследие раскола континентов для других частей земной системы, возможно, гораздо более широко распространено и долговечно, чем мы предполагали ранее».
