Большинство учебников рассказывают об источниках тепла (hotspots) одну и ту же историю. Они начинаются с огромной температуры, а затем постепенно остывают по мере того, как тектоническая плита удаляется от них. Это аккуратная и логичная история.
Но данные с Тихоокеанской плиты говорят об обратном.
Гавайский точечный источник не остывает. Он нагревается.
Согласно новым исследованиям Университета Гавайев в Маноа, мантийная струя, питающая эти вулканы, нагрелась примерно на 250°C (около 480°F) за последние 47 миллионов лет. Это не легкое колебание. Это значительное опровержение давно укоренившейся геологической теории.
Результаты, опубликованные в журнале Earth and Planetary Science Letters, предполагают, что именно два конкретных периода экстремального нагрева напрямую привели к созданию массивных щитовых вулканов, определяющих этот хребет.
Как гавайский точечный источник опроверг геологические ожидания
След довольно легко прослеживается. На участке длиной 3500 км подводных гор и островов видны следы того, как Тихоокеанская плита двигалась над неподвижной колонной раскаленной породы.
Но что касается объема лавы, то картина не такая простая.
Вдоль Гавайского хребта расположено 65 вулканов. Их размеры крайне разнообразны. Некоторые — лишь небольшие возвышенности на дне океана. Другие, как Мауна-Кеа или потухший Пуахону, — настоящие гиганты. Разница в объеме извергнутой лавы составляет примерно в 100 раз.
Годы ученые пытались понять причину. Ускорила ли движение Тихоокеанская плита? Тоньше ли кора в некоторых местах? Изменился ли источник магмы?
Майкл Гарсия, заслуженный профессор Школы океанографии и наук о Земле Университета Гавайев в Маноа, возглавил группу для проверки этих идей. Они проанализировали оливиновые базальты с 19 различных вулканов.
Они исключили фактор толщины коры.
Они исключили скорость движения плиты.
Они исключили различия в источнике магмы.
«Было большим сюрпризом обнаружить такую прямую связь между температурами мантии и размером вулканов», — сказал Гарсия. Остальные теории просто не укладывались в цифры. А температура — укладывалась.
Почему некоторые гавайские вулканы — гиганты: свидетельства теплового всплеска
Итак, если тепло является движущей силой, каков временной график?
Группа создала новый инструмент — геогеотермометр. Он работает путем анализа химических «отпечатков» в кристаллах оливина, позволяя точно оценить, насколько горячей была лава при первом плавлении глубоко в мантии.
Они объединили эти температурные данные с обновленными измерениями размеров вулканов, полученными при картировании океанического дна.
Результат был однозначен. Струя не просто была теплой. Она пережила два четких пика интенсивности.
- Первый всплеск (14–20 миллионов лет назад): Этот выброс тепла создал вулкан Пуахону. Это самый крупный и долгоживущий щитовой вулкан в цепи за последние 60 миллионов лет.
- Второй всплеск (0–6 миллионов лет назад): Этот более недавний волна тепла сформировала основные Гавайские острова, которые мы видим сегодня.
Эти всплески прервали общую тенденцию к росту температур. Базовая жара повышалась постоянно, но именно пiki создали гигантов.
«Разработка нового геогеотермометра помогает нам понять историю вулканов, — отметил Гарсия. — В частности, почему некоторые из них массивны, а другие остаются небольшими».
Что заставляет мантийную струю нагреваться со временем
Если точечный источник становится горячее, что его питает?
Исследователи указывают на нижнюю часть мантии. Там перемещается плотный, горячий материал. Это движение, вероятно, вызывает наблюдаемое за 47 миллионов лет длительное нагревание.
Это меняет наше представление о жизненном цикле точечного источника тепла. Это не умирающая головешка. Это печь, которая, возможно, увеличивает огонь.
Следствия этого выходят далеко за пределы Гавайев. Если основная модель точечных источников тепла — горячий старт и медленное остывание — ошибочна, нам необходимо пересмотреть, как формировались другие вулканические цепи.
Данные не врут. Температура поднялась. Вулканы выросли колоссальными. Теория должна измениться.
Мы, возможно, пока не знаем полного механизма этого движения нижней мантии. Нагревание продолжается. Плита продолжает двигаться.
И история по-прежнему пишется лавой.
