Фрагменты литосферных плит не только погружаются в мантию Земли, но и поднимаются из нее вновь

Группа геохимиков из Национальной лаборатории сильного магнитного поля в Университете штата Флорида сумела проследить судьбу фрагментов океанической коры, погрузившихся в недра земной мантии. Оказалось, что часть современной океанической коры составляют фрагменты литосферных плит, которые ранее уже погрузились в мантию, а затем вновь оказались на поверхности.

Обычно океаническая кора формируется из материала мантии, поступающего на поверхность через срединно-океанические хребты. Она формирует расходящиеся от хребтов литосферные плиты, которые достигают зон субдукции и погружаются вглубь мантии. Поэтому океаническая кора, как считается, имеет сравнительно небольшой возраст — не более 20 миллионов лет.

Согласно новому исследованию, хотя большая часть земной коры действительно является относительно новой, небольшой ее процент состоит из древних фрагментов, которые давно погрузились в мантию, а затем всплыли на поверхность. Основываясь на количестве этой «переработанной» коры, авторы исследования обнаружили, что тектоника плит на Земле существовала с момента ее формирования 4,5 миллиарда лет назад. «Подобно лососю, возвращающемуся в нерестилища, некоторая океаническая кора возвращается к месту появления на свет — вулканическим хребтам, где рождается свежая кора, — говорит профессор Мунир Хумаюн (Munir Humayun). — Мы использовали новую технику, чтобы показать, что этот процесс по сути является замкнутым циклом.

Фото: Caroline McNiel/National MagLab

Предположение, что погрузившаяся океаническая кора появляется на поверхности вновь, уже выдвигалось ранее на основании обнаружения в срединно-океанических хребтах так называемых «обогащенных базальтов», в составе которых повышено содержание ряда химических элементов. Также исследователи обнаружили, что в «переработанной» коре ниже содержание германия и кремния, чем в «первичных базальтах». В ходе нынешнего исследования был проведен анализ 500 образцов базальта, собранных в 30 точках срединно-океанических хребтов. При этом во всех образцах «обогащенных базальтов», независимо от их географического происхождения, содержание германия и кремния было ниже, что подтверждает их происхождение из древних участков коры.

Основываясь на количестве обогащенных базальтов, обнаруженных в срединно-океанических хребтах, ученые подсчитали, что около 5–6 % мантии Земли состоит из переработанной коры, а это позволяет оценить время, в течение которого на Земле происходит тектоника плит.

Исследование опубликовано в журнале Science Advances.