Стабильные внутренние части континентальной коры называют кратонами. Это «ядра» всех современных континентов. Ранее считалось, что с ними ничего не происходило на протяжении миллиардов лет, однако недавно международная команда геологов выявила признаки разрушения, деформации и истончения Северо-Китайского кратона.
Изменения в пределах кратонов не регистрировали: для них нехарактерны вулканическая и сейсмическая активности, разломы или образование горных пород. Более того, на протяжении всей геологической истории Земли эти мощные, глубинные блоки собирались в суперконтиненты и «расплывались» по поверхности, оставаясь при этом стабильными и холодными.
Один из древнейших фундаментов континентальной коры, однако, оказался подвержен разрушению. Об этом международная исследовательская группа сообщила в статье, опубликованной в журнале Nature Geoscience, после изучения признаков истончения литосферы и значительной деформации Северо-Китайского кратона с начала мезозойской эры (то есть за последние 200 миллионов лет).
Команда под руководством Шаофэна Лю (Shaofeng Liu) из Китайского университета геонаук проанализировала данные о движении мантии и литосферы с помощью компьютерного моделирования, после чего объединила их с большим массивом геологических, геохимических и геофизических данных. Это позволило ученым понять, как процессы в глубинах Земли влияют на ее поверхностные структуры.
Для наглядного представления результатов команда сделала видео, иллюстрирующее динамику модели и ее последствия. Исследователи также объяснили механизм, посредством которого субдукция (погружение одной литосферной плиты под другую) плоской океанической плиты Изанаги и ее последующее отступление могли привести к истончению и деформации кратона.
Команда разделила процесс деформации Северо-Китайского кратона на две основные фазы, которые происходили на протяжении нескольких десятков миллионов лет. Первая привела к субдукции Изанаги под Евразийскую плиту, но вместо того, чтобы продвигаться глубже в мантию, она выровнялась и начала двигаться параллельно континентальной плите. Это привело к сокращению и утолщению литосферы и последующему образованию горного хребта Тайханьшань на северо-востоке КНР.
Затем Изанаги начала отступать (вторая фаза), продвигаясь глубже в обратном направлении. Это стало причиной растяжения литосферы и ее последующего истончения примерно на 26 процентов. Процесс также способствовал нагреву и эрозии основания кратона и сопровождался магматической активностью.
Геологи также сообщили о нескольких эпизодах растяжения земной коры, которые начали происходить примерно 136 миллионов лет назад, но были прерваны сжатием в позднем меловом периоде (примерно 93-80 миллионов лет назад). После этого растяжение возобновилось и продолжается до сих пор, способствуя разрушению кратона.
Таким образом, обе фазы и последующие процессы привели к значительным изменениям в топографии региона, которые отразились в осадочных бассейнах и на формировании новых геологических структур. Быстрое отступление плиты Изанаги наряду с изменениями, которые происходили на глубине приблизительно 660 километров, сыграли ключевую роль в трансформации Северо-Китайского кратона.
Команда отметила, что разработанная ими модель соответствует эволюции поверхности и современной структуре литосферных плит. Полученные результаты также значительно расширяют знания ученых о динамике Земли и имеют практическое значение. Дело в том, что деформация литосферы влияет на формирование полезных ископаемых и может помочь в прогнозировании сейсмической активности.