Учёные выяснили, как материки «отслаиваются» снизу и питают океанические вулканы

Фрагмент нижней части континентальной мантии — кристаллического основания материков. Согласно исследованию, этот материал отслаивается и уносится в океаническую мантию. Автор: Профессор Том Гернон, Университет Саутгемптона

Геологи обнаружили, что материки медленно «отслаиваются» снизу, и этот процесс питает вулканическую активность в неожиданном месте — в океанах.

Исследование под руководством Университета Саутгемптона показывает, как фрагменты континентов постепенно отделяются снизу и перемещаются в океаническую мантию — горячий, преимущественно твёрдый слой под океаническим дном, который медленно течёт. Здесь континентальный материал питает вулканическую активность в течение десятков миллионов лет.

Это открытие решает давнюю геологическую загадку: почему многие океанические острова вдали от границ тектонических плит содержат материалы, которые выглядят явно континентальными, несмотря на своё расположение посреди океанов.

Древние химические следы в мантии

Многие океанические острова, такие как остров Рождества в северо-восточной части Индийского океана, содержат необычно высокий уровень так называемых «обогащённых» элементов, которые обычно встречаются в континентах. Ранее считалось, что эти элементы попадают туда из осадочных пород, которые перерабатываются при погружении океанических плит в мантию, или из-за столбов горячей породы (мантийных плюмов), поднимающихся из глубин Земли.

Однако эти объяснения оказались неполными, поскольку в некоторых вулканических регионах мало признаков переработки коры, а другие оказываются слишком холодными и мелкими, чтобы их можно было объяснить мантийными плюмами.

«Мы десятилетиями знали, что части мантии под океанами выглядят странно загрязнёнными, как будто куски древних континентов каким-то образом оказались там, — сказал профессор Томас Гернон, ведущий автор исследования. — Но мы не могли адекватно объяснить, как весь этот континентальный материал туда попал».

Материки отслаиваются снизу

Исследование предлагает новый ответ: континенты не просто раскалываются на поверхности — они также отслаиваются снизу, и на гораздо большие расстояния, чем считалось ранее возможным.

Учёные разработали симуляции, имитирующие поведение континентов и мантии при их растяжении тектоническими силами. Их работа основана на предыдущих исследованиях, показавших, что при распаде континентов глубокие тектонические силы вызывают волну нестабильностей — «мантийную волну», — которая проходит вдоль основания континентов, нарушая их корни на глубинах 150-200 км.

Это движение происходит невероятно медленно — в миллион раз медленнее скорости улитки, — постепенно отделяя материал от глубоких корней континентов. Затем эти отслоившиеся фрагменты уносятся в сторону — иногда более чем на 1000 км — в океаническую мантию, где они питают вулканические извержения в океане в течение десятков миллионов лет.

«Мы обнаружили, что мантия продолжает ощущать последствия распада континентов ещё долго после того, как сами континенты разделились, — сказал соавтор исследования профессор Саша Бруне. — Система не выключается, когда формируется новый океанический бассейн — мантия продолжает двигаться, реорганизовываться и транспортировать обогащённый материал далеко от места его происхождения».

Доказательства из Индийского океана

Команда проанализировала геохимические данные из районов Земли, включая Индо-Океанскую Провинцию подводных гор — цепь вулканических образований, сформировавшихся после распада суперконтинента Гондвана более 100 миллионов лет назад.

С помощью симуляций и химического анализа они обнаружили, что вскоре после распада Гондваны на поверхность поднялась вспышка необычно обогащённой магмы. В течение десятков миллионов лет этот химический сигнал ослабевал по мере уменьшения потока материала из-под континента. Это произошло без участия мантийного плюма из глубин Земли, который, как долгое время предполагали геологи, должен был быть ответственен за этот процесс.

«Мы не исключаем мантийные плюмы, но это открытие указывает на совершенно новый механизм, который также формирует состав мантии Земли, — объяснил профессор Гернон. — Мантийные волны могут переносить капли континентального материала далеко в океаническую мантию, оставляя после себя химическую сигнатуру, которая сохраняется ещё долго после распада континентов».

Исследование основывается на недавнем открытии команды о том, что мантийные волны также могут вызывать драматические изменения глубоко внутри континентов. Их предыдущая работа показала, что эти медленные, волнообразные движения в мантии Земли могут способствовать извержениям алмазов и даже изменять ландшафты за тысячи километров от краёв тектонических плит.

Больше информации: Enriched mantle generated through persistent convective erosion of continental roots, Nature Geoscience (2025). DOI: 10.1038/s41561-025-01843-9.