Кто подвинул Индию к северу?

Недавно американским ученым удалось подобраться к решению одной из самых таинственных загадок мезозойской тектоники. Суть ее заключается в следующем: Индостан сначала двигался на север медленно, потом ускорился, а потом опять затормозил. Почему? Авторы работы считают, что это случилось благодаря плюму — вертикальному потоку горячего вещества.

Фото: Фото: AP

Как мы помним, весь полуостров Индостан не является исконной частью Евразии (которая вообще представляет собой достаточно сборный континент). Примерно 440 млн лет назад эта плита находилась далеко в Южном полушарии и была связана с Мадагаскаром и Восточной Африкой. Однако примерно 100-80 млн лет назад Индия покинула свой "родной дом" и начала движение на север. И, как показывают последние палеонтологические данные, это путешествие шло не всегда с одинаковой скоростью.

Поначалу все было достаточно спокойно — Индостан смещался примерно на 2-3 см в год. Такая скорость и сейчас абсолютно естественна для дрейфа континентов (подробнее об этом процессе можно прочитать в статье "Европа ползет под Африку. Зачем?"). Но где-то 68 млн лет тому назад Индия вдруг ни с того, ни с сего заторопилась и начала проходить более 10 см в год. Эта спешка продолжалась примерно 15 млн лет, после чего скорость движения тектонической платформы вновь упала до исходной.

До сих пор геологи не могут понять, с чем было связано столь внезапное ускорение в перемещении Индостана. Обычная мантийная конвекция (подробнее о ней читайте в статье "Вулканы — уровень тревоги растет"), которая отвечает за странствования земных континентов, здесь явно ни при чем — ее скорость на столь коротких (по геологическим меркам, разумеется) временных промежутках достаточно стабильна. Предположения, связывающие эту аномалию с падением гигантского небесного тела или с прохождением чего-то подобного около Земли, не выдерживают никакой критики: чтобы гости из космоса могли вызвать подобный эффект, их размер должен был быть не намного меньше размера нашей планеты.

И вот недавно американские геологи Стивен Кнейд и Дэвид Стегман из Института океанографии им. Скриппса (США) предложили свое объяснение данной аномалии. Ученые обратили внимание на тот факт, что в то же время в данной части Южного полушария произошли и другие геологические события, — например, южная оконечность Африки практически прекратила свой дрейф в восточном направлении, что до того было выражено весьма четко. Проанализировав все данные Стегман и Кнейд пришли к выводу, что во всем виноват так называемый реюньонский плюм.

Читайте также: Насекомые в янтаре сдвинули континент

Напомним, что плюмом называют горячий мантийный поток вещества, двигающийся вертикально, от ядра к земной коре, и при этом независимо от обычных конвективных течений в мантии. До сих пор данное явление природы практически не изучено геофизиками, в частности, неизвестно, из-за чего эти плюмы возникают и почему вдруг прекращаются. Да и само существование данных потоков до сих пор находится под вопросом, поскольку с помощью аппаратуры их зафиксировать пока что не удалось. Они существуют лишь на бумаге как модель некоторых процессов, происходящих в земной коре.

Собственно говоря, гипотеза о существовании плюмов появилась в 60-е годы прошлого столетия, когда стало ясно, что существование некоторых явлений не объяснить стандартными расчетами. Тогда-то геологом Джейсоном Морганом была предложена гипотеза мантийных плюмов. Она очень хорошо объясняла деятельность некоторых вулканов, вроде тех, которые находятся на Гавайских островах.

Фото: AP

Смысл ее заключается в следующем — время от времени от пограничного термального слоя, находящегося воснованиимантии,вверхподнимается поток расплавленного вещества. Начало этого процесса Морган связывал с тем, что в данном слое температура не стандартна, а может колебаться, причем иногда на сотни градусов. При очередном "мини-нагреве" вещество, подобно разогретому подкрашенному глицерину в известной конвекционной чудо-лампе, начинает подниматься вверх.

Далее происходит вот что: поскольку в мантии Земли вязкость уменьшается с ростом температуры, большая сферическая головная часть плюма (которая находится дальше от нагретого слоя) растет медленно, а маленькая, контактирующая с нагретым слоем, — быстро. В результате плюм приобретает форму гриба, где по "ножке" нагретое вещество быстро поднимается вверх, к "шляпке". Там оно остывает, а сама шляпка все более и более уплощается. В итоге вещество, достигнув определенного слоя, где уже не так горячо, начинает распространяться в горизонтальном направлении.

Однако вернемся к тому самому реюньонскому плюму, который, как считают Стегман и Кнейд, и подтолкнул Индостан. По их мнению, поток горячей породы, поднятой из недр Земли, достиг Южной Индии около 67 млн лет назад, после чего выбросил на поверхность огромное количество базальтовой лавы и вызвал активную вулканическую деятельность, продолжавшуюся в регионе по меньшей мере 5 млн лет. Кроме того, как только реюньонский плюм поднялся до нижних слоев земной коры, он растекся во всех возможных направлениях — подобно струе воды, встретившей стену, как и положено любому плюму.

Все это, считают исследователи, породило тектонические силы, которые и стали, по их образному выражению, "попутным ветром, помчавшим Индию на северо-восток". Одновременно с этим те же самые силы для южного конца Африканской платформы оказались "встречным ветром" и практически остановили его движение. Однако со временем плюм прекратился и движение Индостана вновь пошло с нормальной скоростью.

По мнению ученых, реюньонский плюм, вызвавший аномалию движения материковых плит в Южном полушарии, может объяснить и прочие геофизические аномалии, имевшие место в тот же период, в том числе загадочные изгибы в зонах трещинообразования вдоль некоторых участков подводного хребта к юго-востоку от Африки. Эти следы, как сказал Стивен Кнейд, очень похожи на отпечатки шин грузовика — а ведь именно такие деформации и характерны для тех мест, где происходило плюмовое поднятие вещества из мантии.

Что и говорить, объяснение "аномального" путешествия Индостана предложено весьма и весьма правдоподобное. Однако далеко не все ученые согласны с гипотезой Стегмана и Кнейда. Например, геофизик Дитмар Мюллер из Сиднейского университета (Австралия), ссылаясь на последние данные исследований плюма под Гавайскими островами, говорит о том, что силы, порождаемые плюмами, слишком малы, чтобы объяснить ускорение Индийской плиты. Кроме того, порожденная плюмом высокая скорость сохранялась на несколько миллионов лет дольше периода, в течение которого происходили извержения вулканов, вызванные им, а это противоречит самой Моргановской теории плюмов, согласно которой о прекращении действия плюма следует судить по снижению вулканической активности. Грубо говоря, раз плюм прекратился, то и Индостан должен был сразу же замедлить свое движение, а не нестись сломя голову к северу еще около пяти миллионов лет.

Читайте также: Кто разогревает земное ядро?

В то же время Мюллер отметил, что предложенная Стегманом и Кнейдом гипотеза весьма удобна для геологов, поскольку содержат изящное и правдоподобное решение нескольких давних геофизических головоломок. Однако для того, чтобы окончательно доказать (или опровергнуть) ее, предстоит еще много работы…

Читайте все самое интересное в рубрике "Наука и техника"