Знание-сила, 2000 № 03 (873)

Роль суперплюмов в глобальной тектонике

1. Океанической плита 2. Верхняя мантия 3. Нижняя мантия 4. Мегаплюм 5. Опускающийся столб 6. Плюм

Гигантские геологические процессы, такие как вздымание горных хребтов, мощные землетрясения, образование глубоководных впадин, извержение вулканов, — все они в конце концов порождаются движением плит земной коры, при котором происходит постепенное охлаждение мантии нашей планеты.

В срединно-океанических хребтах образуется новая разогретая океаническая кора, которая, остывая, снова погружается в недра мантии и рассеивает тепловую энергию, идущую на перемещение плит земной коры.

Однако до сих пор энергетический баланс всех этих процессов не вполне сходился, и геофизики подозревали, что существуют и иные способы избавления Земли от излишнего тепла. Вычисления показывали, что на глубине почти трех тысяч километров, у подножия мантии, тепловая энергия расплавленного ядра планеты может вздымать мощные восходящие потоки горячего материала, которые медленно и верно достигают поверхности и проявляют себя там в виде вулканов. Такой сравнительно узкий столбообразный поток, именуемый плюмом, не так давно был обнаружен под Исландией, а другой, как полагают, существует под Гавайскими островами. Но они не восполняют недостающее количество тепла.

Теперь сейсмологи Джерен Ритсема и Хендрик ван Хейст из Калифорнийского технологического института в Пасадене (США), выступая на конференции Американского геофизического союза, предлагают новое решение этой загадки. Проанализированные ими геофизические данные подтверждают, что в глубинных недрах под Северной Африкой находится гигантский ранее не известный плюм, диаметр которого у основания составляет несколько тысяч километров. Его существование предполагалось и ранее, но теперь впервые появились надежные признаки того, что эта колонна разогретого материала простирается до поверхности Земли, перекрывая собой все внутреннее пространство от ядра планеты и до самой горячей точки ее поверхности в северо-восточной части Африки. Это же мощное вздымание, по всей вероятности, приводит к подъему коры значительной части Черного континента и «подкармливает» десятки вулканических горячих точек, разбросанных в различных его концах.

Этот столб в верхней мантии несколько сужается, а под так называемым Афарским треугольником (район стыка собственно Красного моря с Аденским заливом и Восточно-Африканским рифтом) изгибается в северо-восточном направлении. Недаром здесь расположены отчетливые следы вулканического вспарывания земной коры.

Существование африканского плюма, поднимающегося почти из самого земного ядра, помогает объяснить особенности топографии этого материка, его высокое расположение относительно уровня моря и богатую вулканическую активность. Ученые еще ранее предположили, что африканская плита подпирается древним плюмом, который столкнулся с поверхностью под территорией Эфиопии около сорока пяти миллионов лет назад, а затем «растекся» у ее нижней границы на территории протяженностью не менее пяти тысяч километров. Большая часть Южной Африки и окружающего ее морского дна возвышается примерно на 500 метров более, чем должно было быть, если бы не суперплюм.

Важным дополнением подобного мнения служит доклад геофизика Алессандро Форте из Западного университета провинции Онтарио в Лондоне (Канада). Он пришел к выводу, согласно которому аналогичный суперплюм находится в недрах под юго-западной частью Тихого океана. По его расчетам, эти два горячих столба, взятые вместе, являются решающей силой в движениях мантии Земли, составляющей до 80 процентов всей массы планеты. Помимо прочего, они оказывают влияние и на климат Земли.

Рассматривая проблему в глобальном масштабе, геофизик Бредфорд Хагер из Массачусетсского технологического института (Кембридж, США) подчеркивает, что африканский и тихоокеанский суперплюмы служат своего рода частью гигантской «тепловой машины», которая формирует поверхность планеты. Обе эти колонны работают подобно противолежащим поршням, и погружаюшиеся плиты коры образуют между ними нечто вроде равного занавеса. Плиты тонут в течение последних сотен миллионов лет примерно в одних и тех же местах, поэтому их неспособность эффективно охладить мантию под Африкой и Тихим океаном, вероятно, и привела к перегреву недр и возникновению суперплюмов.

Новая теория в той или иной степени принята многими геотектониками, сейсмологами и геофизиками. Вокруг ее деталей развернулась широкая дискуссия.