Новая миллиардолетняя история недр Земли раскрывает колоссальные «капли», сливающиеся и распадающиеся, как континенты

Глубоко под землей под нами лежат две капли размером с континент. Один под Африкой, другой под Тихим океаном.

Капли имеют свои корни на глубине 2,900 километров под поверхностью, почти на полпути к центру Земли. Считается, что они являются местом рождения поднимающихся столбов раскаленных камней, называемых «глубокие мантийные плюмы”, которые достигают поверхности Земли.

Когда эти шлейфы впервые достигают поверхности, происходят гигантские извержения вулканов — такие, которые способствовали вымиранию динозавров 65.5 миллионов лет назад. Капли могут также контролировать извержение породы, называемой кимберлитом, которая приносит алмазы с глубины 120-150 километров (а в некоторых случаях до 800 километров) на поверхность Земли.

Ученые знали, что эти капли существовали уже давно, но вопрос о том, как они вели себя на протяжении всей истории Земли, оставался открытым. В новом исследовании мы смоделировали миллиард лет геологической истории и обнаружили капли собираются вместе и распадаются очень похоже на континенты и суперконтиненты.

Модель эволюции земного шара

Сгустки находятся в мантии, толстом слое горячей породы между земной корой и ее ядром. Мантия твердая, но медленно течет в течение длительного времени. Мы знаем, что капли существуют, потому что они замедляют волны, вызванные землетрясениями, что говорит о том, что капли горячее, чем их окружение.

Ученые в целом согласны с тем, что появление пятен связано с движением тектонических плит на поверхности Земли. Однако то, как эти капли изменились на протяжении истории Земли, озадачило их.

Одна школа мысли предполагает, что нынешние капли действовали как якоря, зафиксированные на месте в течение сотен миллионов лет, в то время как другие камни движутся вокруг них. Однако мы знаем, что тектонические плиты и мантийные шлейфы со временем перемещаются, и исследования показывают, что форма капель меняется.

Наши новые исследования показывает, что земные капли изменили форму и местоположение гораздо больше, чем считалось ранее. Фактически, на протяжении истории они собирались и распадались точно так же, как континенты и суперконтиненты на поверхности Земли.

Мы использовали австралийский Национальная вычислительная инфраструктура для запуска передовых компьютерных симуляций того, как земная мантия текла в течение миллиарда лет.

Эти модели основаны на реконструкция движения тектонических плит. Когда плиты сталкиваются друг с другом, дно океана продавливается между ними в процессе, известном как субдукция. Холодная порода со дна океана погружается все глубже и глубже в мантию, и как только она достигает глубины около 2,000 километров, она отталкивает горячие капли в сторону.

Мы обнаружили, что, как и континенты, капли могут собираться, образуя «суперкапли», как в текущей конфигурации, и со временем распадаться.

Ключевым аспектом наших моделей является то, что, хотя сгустки меняют положение и форму с течением времени, они по-прежнему соответствуют модели вулканических и кимберлитовых извержений, зарегистрированных на поверхности Земли. Ранее этот паттерн был ключевым аргументом в пользу использования пятен как неподвижных «якорей».

Поразительно, но наши модели показывают, что африканская капля образовалась всего 60 миллионов лет назад, что резко контрастирует с предыдущими предположениями, что эта капля могла существовать примерно в ее нынешнем виде. почти в десять раз дольше.

Оставшиеся вопросы о каплях

Как появились капли? Из чего именно они сделаны? Мы все еще не знаем.

Капли могут быть более плотными, чем окружающая мантия, и поэтому они могут состоять из материала, отделенного от остальной части мантии. в начале истории Земли. Это может объяснить, почему минеральный состав Земли отличается от того, что ожидается от моделей, основанных на составе метеоритов.

В качестве альтернативы, плотность сгустков может быть объяснена накоплением плотного океанического материала из каменных плит, сдвинутых вниз движением тектонических плит.

Несмотря на это, наша работа показывает, что тонущие плиты с большей вероятностью перенесут фрагменты континентов в африканскую каплю, чем в тихоокеанскую. Интересно, что этот результат согласуется с недавней работой, предполагающей, что источник мантийных плюмов, поднимающихся из африканского пятна, содержит континентальный материал, в то время как плюмы, поднимающиеся из тихоокеанского пятна, этого не делают.

Отслеживание капель для поиска минералов и алмазов

Хотя наша работа затрагивает фундаментальные вопросы эволюции нашей планеты, она также имеет практическое применение.

Наши модели обеспечивают основу для более точного определения местонахождения полезных ископаемых, связанных с апвеллингом мантии. Сюда входят алмазы, поднятые на поверхность кимберлитами, которые, по-видимому, связаны с каплями.

С мантийными плюмами также связаны залежи магматических сульфидов, являющиеся основными запасами никеля в мире. Помогая целевым минералам, таким как никель (неотъемлемый компонент литий-ионных аккумуляторов и других технологий использования возобновляемых источников энергии), наши модели могут способствовать переходу к экономике с низким уровнем выбросов.

Эта статья переиздана из Беседа под лицензией Creative Commons. Прочтите оригинал статьи.

Изображение предоставлено: внутренняя часть Земли 80 миллионов лет назад с горячими структурами от желтого до красного (чем темнее, тем мельче) и холодными структурами, выделенными синим (чем темнее, тем глубже). Омер Бодур/Природа

• Коинсмарт. Лучшая в Европе биржа биткойнов и криптовалют.
• Платоблокчейн. Интеллект метавселенной Web3. Расширение знаний. БЕСПЛАТНЫЙ ДОСТУП.
• КриптоХок. Альткоин Радар. Бесплатная пробная версия.
• Источник: https://singularityhub.com/2022/04/21/volcanoes-diamonds-and-blobs-a-billion-year-history-of-earths-interior-shows-its-more-mobile-than-we- мысль/