Китайские учёные предложили новую модель, которая объясняет, как под супервулканами образуются и поддерживаются гигантские магматические системы. Исследование, опубликованное в журнале Science, ставит под сомнение давнюю гипотезу о том, что Йеллоустонский вулкан питает глубинный мантийный плюм. Вместо этого геологи указывают на горизонтальный поток в верхней мантии – так называемый «мантийный ветер».
Супервулканы способны извергать более тысячи кубических километров породы и пепла, влияя на климат и экосистемы планеты. Ранее считалось, что под ними находятся огромные резервуары с жидкой магмой, которая постепенно накапливается и в итоге прорывается на поверхность. Однако последние данные показывают иную картину: вместо жидких очагов существуют обширные зоны частично расплавленной породы, или «магматической каши». Эта вязкая смесь распределена по всей толще земной коры и верхней мантии (литосферы), и механизм её накопления до конца не был ясен.
Геологи из Института геологии и геофизики Китайской академии наук создали трёхмерную геодинамическую модель запада Северной Америки. Она показала, что источником магмы для Йеллоустона служит не вертикальный поток из недр Земли, а горячее вещество из астеносферы – пластичного слоя мантии под литосферой. Этот материал движется на восток под континентом, что учёные и назвали «мантийным ветром».
Причиной этого потока, по данным моделирования, является давно погрузившаяся (субдуцировавшая) под континент древняя тектоническая плита Фараллон. Двигаясь на восток, горячий и пластичный материал астеносферы наталкивается на более толстый и холодный участок литосферы. Из-за этого поток растягивается, давление в нём падает, и порода начинает плавиться, образуя магму.
Модель также объясняет характерную структуру Йеллоустонской магматической системы. Горизонтальное течение мантии с запада и сопротивление со стороны стабильной части континентальной плиты с востока буквально разрывают литосферу. В этом разломе образуется наклонный канал, по которому магма поднимается и формирует сложную систему «магматической каши». Результаты моделирования согласуются с независимыми геофизическими и геохимическими данными, собранными в регионе. Таким образом, предложенный механизм впервые связывает воедино образование магмы в астеносфере и её накопление в литосфере под супервулканами.
