Під водами західної частини Тихого океану прихована одна з найбільших геологічних загадок планети — плато Онтонг-Джава. Ця гігантська вулканічна структура за розмірами може зрівнятися з континентом, а її земна кора значно товстіша за навколишнє океанічне дно. Проте десятиліттями вчені не могли пояснити, як такий масштабний об’єкт утворився майже повністю під водою.
Нове дослідження пропонує відповідь: формування плато могло бути пов’язане не зі звичайним гарячим потоком із надр Землі, а з особливим термохімічним мантійним плюмом — висхідним потоком речовини, який відрізнявся не лише температурою, а й хімічним складом.
Геологічна загадка розміром із континент
Океанічні плато — це величезні підводні вулканічні області, де товщина земної кори набагато більша, ніж зазвичай. Вони виникали внаслідок потужних епізодів вулканізму, коли за короткий геологічний період на поверхню виливалися колосальні обсяги лави.
Плато Онтонг-Джава, розташоване в західній частині Тихого океану, є найбільшим із відомих океанічних плато на Землі. Воно сформувалося переважно в ранній крейдовий період і містить величезні масиви базальтових порід.
Проте його походження довго залишалося незрозумілим. Традиційна модель утворення через мантійний плюм передбачала, що надзвичайно гаряча речовина з глибини планети мала б підняти поверхню океану ще до початку масштабних вивержень.
Але геологічні дані свідчили про інше: більша частина плато виникла вже під водою.
Дві старі теорії не давали повної відповіді
Раніше вчені розглядали два основні сценарії.
Перший — класична модель мантійного плюму. Згідно з нею, потік гарячої речовини з глибини Землі піднімається до основи океанічної плити. Коли тиск зменшується, частина мантії плавиться, утворюючи величезну кількість магми, яка формує вулканічну структуру.
Однак така модель мала проблему: сильне нагрівання мало б спричинити значне підняття поверхні, чого не спостерігали в історії Онтонг-Джава.
Другий варіант пов’язували з надзвичайно швидким розширенням океанічного дна. У цьому випадку великі обсяги магми могли виникнути поблизу серединно-океанічних хребтів.
Та й ця версія не пояснювала всіх особливостей плато. Зокрема, вік базальтових порід, отриманих під час буріння, не збігався з віком магнітних структур поблизу, що вказувало на формування всередині океанічної плити, а не на її межі.
Нове пояснення: гаряча й хімічно незвичайна мантія
Дослідники з Інституту океанології Південнокитайського моря Китайської академії наук використали термодинамічне моделювання, щоб перевірити різні сценарії формування плато.
Результати показали, що модель звичайного плюму вимагала б надзвичайно високих температур мантії або великої кількості легкоплавкого матеріалу, що не відповідало реальним умовам.
Натомість термохімічний плюм зміг пояснити одразу кілька особливостей Онтонг-Джава. За розрахунками вчених, такий потік міг мати температуру приблизно на 135–200 градусів Цельсія вищу за навколишню мантію та містити до 13% щільної породи піроксеніту, яка легко плавиться.
Саме така комбінація могла створити величезні обсяги магми, сформувати надзвичайно товсту кору й водночас залишити плато переважно під поверхнею океану.
Новий погляд на походження великих вулканічних структур
За словами авторів роботи, цей механізм може пояснити не лише появу Онтонг-Джава, а й інших великих океанічних плато.
«Окрім плато Онтонг-Джава, багато інших океанічних плато також мають неоднорідне мантійне походження, що свідчить про можливу роль термохімічних плюмів у їхньому формуванні», — зазначив професор Цзіньчан Чжан, провідний автор дослідження.
Відкриття змінює уявлення про те, як працюють глибинні процеси всередині Землі. Раніше вчені здебільшого розглядали мантійні плюми як прості потоки гарячої речовини, але тепер стає зрозуміло, що їхня хімічна структура може відігравати не менш важливу роль.
Найбільше підводне вулканічне плато планети, яке десятиліттями залишалося геологічною загадкою, може виявитися результатом набагато складнішого механізму, ніж передбачали попередні теорії.
Дослідження опубліковано в журналі Nature Geoscience
