Тихий океан, самый большой и глубокий океан на Земле, богат не только своей масштабной площадью, но и уникальными геологическими особенностями, которые поражают воображение учёных. Одной из таких загадок является странный изгиб, расположенный посередине огромной цепочки подводных вулканов — Гавайско-Императорской цепи. Эта цепочка вулканов протянулась примерно на 6000 километров и разделена заметным углом около 60 градусов, появившимся около 47-50 миллионов лет назад. Однако причины возникновения такого изгиба оставались предметом споров среди геологов на протяжении десятилетий. В 2017 году команда исследователей из Университета Осло представила новое объяснение, которое стало значительным прорывом в понимании геодинамики Тихого океана.
Это исследование показало, что ключ к разгадке кроется в массивном столкновении на северо-восточной окраине Тихоокеанской плиты — столкновении островной дуги с материковым континентом Азией. Гавайи — живое доказательство движения Тихоокеанской плиты над горячей мантией Сам архипелаг Гавайских островов известен своей вулканической активностью, что связано с уникальной геологической структурой — мантельным плюмом. Это, по сути, «жаркий поток» расплавленной породы, который поднимается из глубин мантии на поверхность. Плюм является относительно стационарной структурой в земной коре, но Тихоокеанская плита медленно, но неуклонно движется над ним со скоростью несколько сантиметров в год. Именно из-за такого движения над плюмом рождается цепочка вулканов и потухших вулканических горообразований, растянувшаяся от Гавайских островов к северо-западу.
Если представить себе мантельный плюм в виде свечи, а движущуюся плиту — как лист бумаги, который постепенно сдвигается над этой свечой, то отмеченный цепочкой вулканов след будет выглядеть как ожоги на этом листе. С течением десятков миллионов лет положение вулканов смещается вслед за изменением положения Тихоокеанской плиты, оставляя за собой на дне океана «отпечатки» своего пути. Необычный изгиб в цепи вулканов — загадка для учёных Внимательный анализ морского дна показал, что Гавайско-Императорская цепь не является прямой линией, как ожидалось бы от постоянного движения плиты в одном направлении. В месте около 50 миллионов лет назад наблюдается резкий поворот под углом около 60 градусов, который разделяет цепочку на два сегмента — часть с названием «Гавайская цепь», направленную преимущественно на запад, и «Императорскую цепь», идущую почти на север. Учёных долгое время занимал вопрос, почему произошло такое резкое изменение направления Тихоокеанской плиты? Традиционно считалось, что именно внезапное изменение движения самой плиты вызывает этот изгиб.
Однако очевидным оставался союзник вопросов: что же могло послужить причиной такой кардинальной смены курса? Некоторые предполагали внутренние процессы в мантии Земли, другие — изменения в конвекции литосферы, но ответы оставались неполными. Новый взгляд на древнюю тектонику: архипелаг островной дуги и его роль Исследование учёных из Центра изучения эволюции и динамики Земли (CEED) Университета Осло представило убедительную и комплексную теорию, объясняющую этот геологический феномен. По их данным, около 80 миллионов лет назад в северной части Тихоокеанской плиты начала формироваться островная дуга. Островная дуга представляет собой цепочку вулканов и связанных с ними горных пород, образовавшихся над зоной субдукции, где одна океаническая литосферная плита погружается под другую. Данные, собранные в ходе исследования, проанализировали несколько ключевых признаков.
Во-первых, геологический состав пород этих островов и их обломков, ныне обнаруженных на полуострове Камчатка и в Японии, имеет очень необычный, «экзотический» характер. Эти породы отличаются от окружающих региональных горных пород и, согласно их исторической геологии, сформировались далёко от азиатского материка. Во-вторых, магнитные данные, которые можно получить из вулканических пород, зафиксировали их исходное положение — значительно южнее нынешнего местоположения. А в-третьих, сейсмические исследования позволили «увидеть» реликты минувших субдукционных зон, расположенных именно там, где предполагается островная дуга, подтверждая активную геодинамическую деятельность в этом районе. Столкновение и перелом движения плиты От 80 до 50 миллионов лет назад островная дуга, связанна с зоной субдукции, постепенно смещалась на север вместе с Тихоокеанской плитой.
Именно такое движение породило вулканы Императорской цепи. Но приблизительно 50 миллионов лет назад произошло нечто более драматичное — островная дуга столкнулась с восточным краем азиатского континента, что фактически остановило северное движение Тихоокеанской плиты в этом регионе. Столкновение было настолько мощным, что фрагменты островной дуги были утраченными и уцелевшими только на территории Крыма-Камчатки и Японии. Последствие этого «континентального столкновения» — резкое изменение направления движения Тихоокеанской плиты, что и отразилось в изогнутой форме вулканической цепи. После этого события Гавайская цепь вулканов образовалась по новому, западному вектору движения тектонической плиты.
Таким образом, именно результат масштабного геологических столкновения дал начало этому необычному изгибу цепи. Значение нового понимания человечеству и науке Открытие служит важным расширением наших знаний о геологических процессах Земли. Понимание механизмов формирования Гавайско-Императорского изгиба позволяет не только лучше прогнозировать движение литосферных плит, но и глубже осмыслить взаимодействия между океаническими и континентальными массивами на протяжении миллионов лет. Новая теория наглядно демонстрирует, как могут катастрофические и масштабные столкновения на тектонических границах повлиять на глобальное движение литосферных плит и формирование геофизических структур. Кроме того, геологические открытия такого рода имеют прикладное значение для оценок сейсмической активности, а также для понимания процессов вулканизма и горообразования в регионах, расположенных вблизи тектонических границ.
Поскольку движение Тихоокеанской плиты влияет на вулканическую активность Гавайских островов, прогнозирование этих процессов имеет важное значение для безопасности жителей и туристов региона. Фундаментальные геологические исследования подобного рода также способствуют более точному моделированию процессов земной коры и мантии, что в долгосрочной перспективе помогает в поиске полезных ископаемых и разработке геотермальной энергетики. Заключение Гавайско-Императорский изгиб — не просто геологическая аномалия. Он является записанной в земной коре историей о древних событиях, когда огромная океаническая плита столкнулась с массивным архипелагом островной дуги, изменив направление своего движения. Растолковав секрет этой уникальной геологической картины, учёные из Университета Осло и их коллеги не только разрешили многолетнюю загадку, но и расширили представления о сложных, но невероятно увлекательных процессах, которые формируют облик нашей планеты.
Изучение подобного рода открытий напоминает нам о том, что Земля — динамическая система, постоянно меняющаяся и развивающаяся на протяжении миллионов лет.
