Геологи из Америки изучили связь столкновения прародины Земли с предполагаемой планетой Тейя и первыми процессами субдукции на нашей планете.
Важное для геологии вопроса: чем вызваны столкновения и подталкивание друг на друга тектонических плит? субдукциейЗемля уникальна в Солнечной системе наличием активной плитовой тектоники. Венера по массе, размерам, плотности и силе тяжести напоминает Землю (была даже названа ее сестрой), но ее тектоника, вероятно, устроена иначе: магматизм внутриплитный. Движения плит не наблюдаются ни на Марсе, еще одной соседней планете земного типа.
Причины субдукции на Земле до сих пор неясны – исследователи изучают геодинамику по древним минералам. Анализ цирконовых пород из Западной Австралии… показалФормирование земной коры началось 4,35 миллиарда лет назад. Примерно за 200 миллионов лет до этого прото-Земля столкнулась с гипотетической планетой Тейя. Эта гипотеза многими оспаривается. считают устаревшей), в результате чего образовалась Луна.
Предполагают, что процесс образования Луны и начало субдукции на Земле связаны между собой. Высказывалось предположение о том, что тектоникой плит вызвала… мантийный плюм или удар крупного космического тела.
Четверо геологов из Калифорнийского университета решили выяснить, могло ли столкновение с Тея начать первую земную субдукцию. Для этого учёные создали двумерную модель ранней геодинамики всего слоя мантии. катархейского эонаВ эпоху от 4,567 до 4,031 млрд лет назад исследователи провели эксперимент по моделированию механизма формирования тектоники плит. опубликованы в журнале Geophysical Research Letters.
Созданные модели описывают период спустя 50 миллионов лет после затвердевания магматического океана. Исследователи предполагают, что температура границы «ядро — мантия» была выше современной — не 3473-4573 кельвина, а 5273 кельвина (такую температуру могла вызвать плавление железного осадка от гипотетической Тейи). Такие условия могли спровоцировать частичное или полное расплавление в этом слое. По результатам моделирования, образование субдукции происходило следующим образом: после столкновения Тейи с Землей часть гипотетической планеты осталась в виде двух… Области с малой скоростью движения. Предметы располагаются на границе нижней мантии и ядра.
В гигантских структурах через 99 миллионов лет после события образуется мантийный плюм. Плум поднимается к верхней мантии и становится узким из-за низкой вязкости. Приближаясь к уплотнившейся литосферной толще, плюм ослабляет её, а спустя 109 миллионов лет проникает в неё, как следует из моделирования. Возникает высокотемпературное, не очень вязкое клиновидное образование. Через 123 миллиона лет после удара клин раздвигает литосферу и опускает её края книзу, формируя зоны субдукции, которые плиты поддерживают самостоятельно.
Несмотря на это, подобная ситуация возможна при пределе текучести литосферы в 80 мегапаскалей. При значении в 100 мегапаскалях субдукция возникает только с одной стороны, а при 150 мегапаскалях плюмы не пробивают литосферу. Процесс также не начинается при низкой температуре границы «мантия — ядро»: он продолжается до охлаждения до ≥ 3773 кельвинов, но не происходит при 3273 кельвинах.
Ученые испытали этот механизм на нескольких трехмерных моделях. Результаты подтвердились со следующим исключением: при пределе текучести литосферы в 100 мегапаскалей субдукции не наблюдалось. Исследователи доказали, что температура на границе «ядро — мантия» является ключевым условием тектоники плит на Земле. В рамках моделирования авторы работы установили, что эта зона разогревается благодаря осаждению ядра гипотетической Тейи при столкновении 4,5 миллиарда лет назад.