Дивне відкриття виявило, що земна кора «капає» в черево планети

Звивини та виїмки на поверхні Землі на Центрально-Анатолійському плоскогір’ї Туреччини є димом для нещодавно відкритого класу тектоніки плит. Під западиною, яка називається басейном Конья, земна кора повільно просочується глибше в нутро планети, процес, який поступово формує геологію поверхні не лише басейну, але й плато, яке його оточує.

Це називається літосферним стіканням, явище, яке лише нещодавно було відкрито тут, на Землі, і геологи все ще з’ясовують різні способи його прояву.

«Дивлячись на супутникові дані, ми помітили круглу структуру в басейні Конья, де кора опускається або басейн поглиблюється», — каже геофізик Джулія Андерсен з Університету Торонто.

«Це спонукало нас поглянути на інші геофізичні дані під поверхнею, де ми побачили сейсмічні аномалії у верхній мантії та потовщену кору, що свідчить про наявність там матеріалу високої щільності та вказує на ймовірне капання мантійної літосфери».

Ми досить добре уявляємо, як це працює. Коли нижня частина земної кори нагрівається до певної температури, вона починає ставати трохи липкою. Потім, подібно до меду чи сиропу, він повільно стікає вниз – трохи схоже на експеримент із падінням смоли, але набагато більший і повільніший.

Коли ця крапля опускається, вона тягне за собою планетарну кору. Це створює западину, або басейн. Потім, коли крапля відривається від мантії, поверхня відскакує, випираючи вгору, з ефектом широкого поширення.

Ми лише нещодавно почали розуміти цей процес, але моделювання його еволюції вже дозволило Андерсен та її колегам ідентифікувати одну область мантії, де відбулося капання, у басейні Арізаро під Центральними Андами. Тепер ретельний аналіз поверхневої геології та лабораторні експерименти привели їх до іншої мулистої краплі під Центрально-Анатолійським плато – і дороговказом стала улоговина Конья.

Відомо, що Центрально-Анатолійське плато з часом піднімається. Попередні дослідження показали, що за останні 10 мільйонів років він набрав приблизно кілометр (0,6 милі) у висоту завдяки витоку хрусткої краплі.

Але тут є басейн Конья, який опускається вниз зі швидкістю близько 20 міліметрів (0,8 дюйма) на рік. Звучить не так вже й багато, але опускається ділянка землі в регіоні, який піднімається вгору, вимагає подальшого дослідження. Висновки команди свідчать про те, що ширша область плато перебуває у фазі відскоку процесу літосферної краплі після того, як вона скинула свій липкий розплавлений вантаж у мантію. Басейн Конья? Це менша, друга крапельниця.

«Коли літосфера потовщувалась і капала нижче регіону, вона утворювала басейн на поверхні, який пізніше виник, коли вага знизу відкололася та занурилася в глибини мантії», — говорить науковець про Землю Рассел Пискливец з Університету Торонто.

«Тепер ми бачимо, що цей процес не є одноразовою тектонічною подією, і що початкова крапля, схоже, породила наступні дочірні події в інших місцях регіону, що призвело до цікавого швидкого опускання басейну Конья в межах плато Туреччини, що постійно піднімається».

Дослідники перевірили цю модель, встановивши лабораторний експеримент. Вони наповнили резервуар з оргскла високов’язким силіконовим полімером під назвою полідиметилсилоксан як замінник липкої нижньої мантії Землі. Для копіювання верхньої мантії була використана суміш полідиметилсилоксану та глини для моделювання, тоді як суміш керамічних сфер і кремнеземного піску служила корою.

Потім вони вставили щільне «насіння» у верхній шар мантії, щоб ініціювати крапельницю, і спостерігали за результатами. Протягом 10 годин почала падати перша крапельниця. До того часу, коли він досяг дна коробки, приблизно через 50 годин, вторинна крапельниця почала спускатися. Жодна крапелька не була пов’язана з горизонтальною деформацією поверхні – лише вертикальною. І ці деформації узгоджувалися з басейном Конья.

«Ми помітили, що з часом ця вторинна крапля потягнула кору вниз і почала утворювати басейн, незважаючи на відсутність горизонтальних рухів кори на поверхні», — каже Андерсен. «Висновки показують, що ці великі тектонічні події пов’язані між собою, і одна літосферна крапля потенційно може спровокувати безліч подальшої активності глибоко в надрах планети».

Ці результати свідчать про те, що літосферне капання є багатоступеневим процесом, і чітко пояснює дивне, одночасне підняття та опускання, що спостерігається на Центрально-Анатолійському плато. Дослідження опубліковано в Nature Communications.