Происхождению тектонических плит нашли новое объяснение

Когда тектоническая плита (красный цвет) двигается и вращается, она "наследует" образовавшиеся ранее слабые зоны (синие), которые затем продолжают расти и формировать границу плиты

(иллюстрация David Bercovici).

Сан-Андреас в Калифорнии √ трансформный разлом между тихоокеанской и североамериканской плитами

(фото Kevin Schafer).

Согласно новому исследованию, тектонические плиты Земли формировались более миллиарда лет. Если верить гипотезе, плиты (связанные участки коры, плавающие на поверхности вязкой верхней мантии Земли были созданы процессом, аналогичному наблюдаемой сегодня субдукции, когда одна плита подныривает под другую.

Этот процесс был запущен примерно 4 миллиарда лет назад, когда более холодные части земной коры потянулись вниз, в более тёплую верхнюю мантию, повреждая и ослабляя окружающую кору. Это повторялось снова и снова, пока слабые места не образовали границы пластин. (Другие исследователи подсчитали, что глобальная система тектонических плит образовалась около трёх миллиардов лет назад.)

Само научное объяснение возникновения тектонических плит Земли до сих пор остаётся головоломкой для геологов. Последующее движение пластин стёрло большую часть доказательств их происхождения.

Когда тектоническая плита (красный цвет) двигается и вращается, она "наследует" образовавшиеся ранее слабые зоны (синие), которые затем продолжают расти и формировать границу плиты
(иллюстрация David Bercovici).

Предыдущие исследования пытались оценить возраст пластин исходя из фактических данных по субдукции, собранных в ходе анализа минералов древних пород. Самыми древними образцами считаются цирконы возрастом в 4 миллиарда лет, обнаруженные в горах Джек-Хиллз в Австралии. Кристаллы, судя по всему, сформировались при температуре и давлении, свидетельствующих о той самой субдукции.

Чтобы пойти дальше и выяснить, как происходило формирование плит, авторы исследования разработали компьютерную модель земной коры, которая, возможно, существовала миллиарды лет назад. Модель включала в себя зону низкого давления в основании коры, которая заставляла часть коры погружаться в верхнюю мантию. Предположительно, именно это и происходило в начале истории Земли.

Поскольку процесс повторялся в течение долгого времени, он спровоцировал создание большой тектонической плиты с активной зоной субдукции. За более длительный период тот же процесс мог создать множество тектонических плит.

Сан-Андреас в Калифорнии √ трансформный разлом между тихоокеанской и североамериканской плитами
(фото Kevin Schafer).

"У нас есть физический механизм, который может помочь объяснить, как это произошло", – говорит один из авторов исследования геофизик Дэвид Берковичи (David Bercovici) из Йельского университета.

Эти условия радикально отличаются от тех, что сложились, например, на Венере, где аналогичная субдукция не произвела тектонических плит. На Венере гораздо теплее, поэтому кора эффективнее "залечивает" себя после того, как часть её погружается в мантию. Так что Земля, скорее всего, единственная планета, имеющая активные тектонические плиты.

Модель Берковичи предполагает, что в ранние годы Земли субдукция создала слабые участки в земной коре, которые теперь представляют собой границы плит. Тектоника плит обусловлена тем, что сильные плиты разделены слабыми границами, а процессы, протекающие на этих границах, создают геологические объекты и явления − вулканы, образование гор и землетрясения.
Подробности исследования были опубликованы в журнале Nature.

Также по теме:
Древний тектонический разлом предопределил эволюцию видов целого макрорегиона
Древнейшая зона субдукции приоткрыла тайны зарождения жизни
Геологи определили природу мощнейших вулканических извержений
Землетрясение 2011 года было усилено глиной и изменило гравитационное поле Земли
Геологи уточнили прошлое суперконтинента Гондвана
В Индийском океане формируется новая литосферная плита
Геологи заметили, что вулканы оседают после сильных землетрясений