Тектоника плит Земли прослежена до «переломного момента» 3,2 миллиарда лет назад. Поверхность Земли постоянно меняется и сейчас: тектонические плиты смещаются и перемещаются, образуя горные хребты, разрывая морское дно и вызывая сильные землетрясения. Геофизик Дэйв Стегман из Института океанографии Скриппса в Ла-Хойе и их коллеги использовали данные наблюдений и компьютерные модели для разработки новой формулы, описывающей зависимость скоростей земных плит от размеров и краев зон субдукции. В свое время, примерно 200 миллионов лет назад, земной континент Пангея распалась на две огромные части, с суперконтинентом Лавразией на севере и Гондваной на юге.
Новое исследование описывает, как движется поверхность Земли. Результаты исследования потенциально могут перевернуть традиционные представления о теории тектоники плит.
Это новое мышление, если оно верно, объясняет давнюю загадку о том, как кора планеты движется и сталкивается с течением времени, вызывает вулканы и землетрясения и изменяет поверхность Земли. Кроме того, эта идея может объяснить, почему некоторые из скалистых плит, составляющих внешнюю поверхность Земли, движутся быстрее других.
Ученые долгое время считали, что медленное вытекание раскаленной расплавленной породы, которая лежит под поверхностью Земли, в области, называемой мантией, приводило в движение огромные каменистые плиты, составляющие кору. Когда вязкая мантия поднимается ниже, она увлекает плиты за собой, в одних местах сталкивая их друг с другом, а в других — разрывая.
Однако ученые не могли объяснить, почему некоторые участки земной коры движутся намного быстрее других.
Погружение плиты Фараллон под североамериканский континент на протяжении 30 миллионов лет создало геологическую структуру, известную как Провинция бассейнов и хребтов, область на западе Соединенных Штатов, которая охватывает большую часть Невады, показанную здесь на топографической модели. Майк Сэндифорд/Университет Мельбурна
Новое исследование предполагает, что эти тектонические плиты контролируют свою собственную скорость больше, чем мантия. Результаты, подробно описанные в выпуске журнала Science от 16 июля 2022 года, дали новое объяснение того, почему некоторые плиты быстрые, а другие медленные, относительно говоря, что поможет ученым собрать воедино то, как поверхность Земли эволюционировала в ее нынешнюю форму.
«Поверхность Земли покрыта тектоническими плитами, которые движутся относительно друг друга со скоростью сантиметров в год», — сказал геолог и соавтор исследования Воутер Шелларт из Университета Монаша в Мельбурне, Австралия. «Эти плиты сходятся в глубоководных впадинах, границах плит, где одна плита погружается (субдуцируется) под другую в так называемых зонах субдукции. Скорости этих плит и скорости границ между этими плитами значительно различаются на Земле».
Геофизик и соавтор Дэйв Стегман из Института океанографии Скриппса в Ла-Хойе, Калифорния, Шелларт и их коллеги использовали данные наблюдений и компьютерные модели для разработки новой формулы, описывающей зависимость скоростей земных плит от размеров и краев зон субдукции.
«Компьютерные модели показывают, что субдуцированная часть тектонической плиты тянет часть плиты, которая остается на поверхности Земли», — сказал Стегман. «Это тяготение приводит либо к движению плиты, либо к движению границы плиты, причем размер зоны субдукции определяет, насколько сильно каждое из них».
Открытие объясняет, почему Австралийская, Наска и Тихоокеанская плиты движутся в четыре раза быстрее, чем меньшие по размеру Африканская, Евразийская и плиты Хуан-де-Фука.
Исследование также помогает объяснить, почему западная часть Северной Америки выглядит так, как сегодня. Примерно в то время, когда суперконтинент Пангея начал распадаться, тектоническая плита, называемая плитой Фараллон, погрузилась в мантию под западным побережьем Северной и Южной Америки, медленно изменив ландшафт.
суперконтинент Пангея
«Эта плита замедлилась во время движения на восток с примерно 4 дюймов (10 сантиметров) в год около 50 миллионов лет назад до всего лишь 0,8 дюйма (2 см) в год в настоящее время», — сказал Шелларт.
Движение плиты замедлилось, поскольку зона субдукции, в которую она погружалась, сократилась с 8700 миль (14 000 километров) в ширину до всего лишь 870 миль (1400 км).
«Это оказало драматическое влияние на топографию и структуру североамериканского континента», — сказал Шелларт. «До 50 миллионов лет назад западное побережье Северной Америки характеризовалось массивной горной цепью, похожей на современные Анды в Южной Америке, и тянувшейся от Канады на севере до южной Мексики на юге».
По мере уменьшения зоны субдукции, напряжение вдоль западного побережья Северной Америки уменьшалось, что разрушило гигантский горный хребет. Это создало провинцию Бассейнов и хребтов, область протяженностью 772 000 квадратных миль (2 миллиона квадратных километров) вытянутых бассейнов и хребтов, которая характеризует современный ландшафт западной части Северной Америки.
Тектоника плит Земли прослежена до «переломного момента» 3,2 миллиарда лет назад. Исследователи, анализирующие древние отложения в Австралии, обнаружили доказательства того, что слои Земли начали перемешиваться, следы тектоники плит, примерно через 1,3 миллиарда лет после образования планеты.
Теперь новое исследование добавляется к растущему числу доказательств того, что эта динамика началась 3,2 миллиарда лет назад. Хотя в сообществе геонаук существуют разногласия относительно того, когда именно Земля стала чем-то большим, чем просто сгусток горячей, недифференцированной породы, новое исследование предполагает, что этот переход произошел примерно через 1,3 миллиарда лет после формирования планеты.
В 2020 году Чжэн Сян Ли, геодинамик из Университета Кертина в Австралии, и его коллеги сообщили о сдвиге в химии пород, которые образовались в мантии около 3,2 миллиарда лет назад, намекая на то, что имел место процесс «перемешивания». Этот процесс включал бы перемещение минералов из коры в мантию и перемещение мантийных пород на поверхность — отпечатки пальцев тектоники плит. Другие исследователи также увидели доказательства сдвига в этот же период времени; например, исследование 2020 года в журнале Science Advances обнаружило магнитные доказательства крупномасштабного движения плит 3,2 миллиарда лет назад.
Однако до сих пор ведутся споры о том, когда и как начались эти процессы. В новом исследовании Ли и Люк Дусе, геохимик из Университета Кертина, вместе со своими коллегами сосредоточились на крупных месторождениях свинца и цинка в Австралии. Ученые использовали соотношения молекулярных вариаций урана, тория и свинца в качестве часов для измерения событий, которые происходили глубоко в истории Земли.
Следы тектоники плит Земли обнаружены в отложениях возрастом 3,2 миллиарда лет. visdia/Getty Images
Соавтор исследования Дени Фужеруз из Университета Кертина сообщил в своем заявлении, что возраст отложений в Австралии составляет от 3,4 млрд до 285 млн лет.
Новый анализ снова указал на 3,2 миллиарда лет как на поворотный момент, сказал Ли. До этого Земля дифференцировалась в структуру «слоеного пирога» из ядра, мантии и коры, которая наблюдается и сегодня. Это расслоение было обусловлено гравитацией, при этом более тяжелые элементы опускались в ядро, а более легкие элементы поднимались в кору, сказал Ли.
Однако 3,2 миллиарда лет назад эти слои начали перемешиваться: тектоника плит задвинула пласты земной коры обратно в мантию, а такие силы, как вулканизм, вынесли элементы мантии на поверхность.
Исследователи также обнаружили, что начало этого процесса было сложным и не обязательно совпадало по времени по всей планете. Новые результаты, опубликованные в августовском выпуске журнала Earth-Science Reviews, показывают, что исследователям необходимо перекалибровать систему датирования по урану-торию-свинцу, чтобы уловить эти нюансы.
«Если мы не будем относиться к этому с осторожностью, то можем иметь десятки миллионов или сотни миллионов лет ошибки в определении возраста», — сказал Ли.
Исследователи теперь используют компьютерное моделирование, чтобы понять, как тектоника плит, вероятно, началась 3,2 миллиарда лет назад. Охлаждение планеты от магматического океана до чего-то более умеренного и твердого, возможно, сыграло важную роль. Наша главная цель — задокументировать, как вся Земля эволюционировала от раннего красного шара через тектонику плит до зеленого мрамора, который мы имеем сейчас, сказал Ли.
Таяние ледников 10000 лет назад ускорило дрейф континентов и вулканическую активность – процесс, который может повториться при таянии современных ледниковых щитов. Около 10000 лет назад, когда закончился последний ледниковый период, движение Североамериканского континента и расширение Атлантического океана, возможно, временно ускорились. Согласно новому исследованию учёных из Университета Колорадо в Боулдере, таяние ледников могло сыграть ключевую роль в этом процессе. В исследовании геофизики использовали компьютерные модели для моделирования условий на Земле до 26000 лет назад. В этот период массивный ледяной покров, покрывавший большую часть Северной Америки вплоть до современной Пенсильвании, начал отступать. По мере таяния льдов в океаны поступали огромные объёмы воды, в результате чего уровень Мирового океана повышался примерно на 1 см в год.
scitechdaily.com/Tao Yuan and Shijie Zhong
Учёные обнаружили, что это глобальное таяние также могло иметь неожиданные последствия, в том числе для тектоники плит, или внутреннего часового механизма, который в течение миллиардов лет разрывал континенты Земли на части и сжимал их вместе.
Согласно расчётам команды, движение Североамериканской континентальной плиты могло ускориться на 25% по мере таяния льда. Примерно от 12000 до 6000 лет назад площадь распространения Срединно-Атлантического океанического хребта, расположенного между Североамериканской и Евразийской плитами, возможно, увеличилась на целых 40%.
Сегодня лёд над Гренландией тает недостаточно быстро, чтобы оказать существенное влияние на дрейф континентов на планете. Но он всё ещё может оказать серьёзное влияние на Исландию в течение следующих нескольких сотен лет, особенно если ледники начнут исчезать ускоренными темпами.
Антарктида, пятый по величине континент, не всегда была такой изолированной, когда-то она была частью более крупного суперконтинента. Так когда же она стала отдельным континентом?
Сегодня Антарктида — крупнейший кусок льда на Земле, покрывающий более 5,4 миллионов квадратных миль (14 миллионов квадратных километров). Скрытые подо льдом скалы Антарктиды раскрывают динамичную историю континента.
Многие из горных пород, выходящих на поверхность в Антарктиде, являются частью Трансантарктических гор, которые достигают высоты около 14 700 футов (4500 метров) или выше, чем Скалистые горы в Северной Америке. Огромный континент разделен на две части: Восточную и Западную. Из того, что геологи могут собрать воедино, Восточная Антарктида представляет собой кратон, древний континентальный блок земной коры и самой верхней мантии, состоящий из магматических, осадочных и метаморфических пород, некоторые из которых имеют возраст более 3 миллиардов лет, сказал Айвз. Напротив, Западная Антарктида относительно молода и состоит в основном из вулканических пород, выкованных в тектонически активном Огненном кольце примерно в то время, когда суперконтинент Гондвана начал распадаться в юрский период (201,3 миллиона — 145 миллионов лет назад), по последним сведениям Live Science.
Гондвана имеет древние корни: она образовалась около 600 миллионов лет назад в поздний эдиакарский период, еще до того, как появилась Пангея. Начиная примерно 200 миллионов лет назад, Пангея распалась на две огромные части, с суперконтинентом Лавразией на севере и Гондваной на юге. Около 180 миллионов лет назад Гондвана, которая включала части современной Антарктиды, Африки, Австралии, Индии и Южной Америки, начала раскалываться на континентальные фрагменты, которые более знакомы нам сегодня. Базальтовые породы, обнаруженные на восточной окраине Антарктиды, соответствуют тем, что обнаружены в Южной Африке, представляя собой ранние разломы в Гондване, согласно Discover Antarctica.
Discover Antarctica
В мезозойскую эру (252–66 млн лет назад) Антарктида была теплее, чем сегодня, показало исследование моделирования 2006 года, и в меловом периоде (145–66 млн лет назад) там был умеренный тропический лес, изобилующий динозаврами и другими древними формами жизни. Фактически, он служил ключевым южным проходом; в течение десятков миллионов лет Южная Америка, Антарктида и Австралия оставались связанными, что позволяло флоре и фауне перемещаться по их обширным просторам. Например, ископаемые свидетельства показывают, что сумчатые, которые возникли в Северной Америке по крайней мере 125 миллионов лет назад, перемещались на юг в Южную Америку и на восток через Антарктиду, прежде чем в конечном итоге прибыли в Австралию по крайней мере 55 миллионов лет назад.
Ученые не уверены, когда Антарктида официально стала изолированной, потеряв сухопутные связи с Австралией и Южной Америкой. Тем не менее, последние исследования показывают, что пролив Дрейка между Антарктидой и Южной Америкой и Тасмановы ворота между Антарктидой и Австралией открылись как раз в тот момент, когда эпоха эоцена сменилась эпохой олигоцена, около 34 миллионов лет назад, «с разницей в несколько миллионов лет», сказал Ламанна.
Смотрите также... Немного о кошках: история одомашнивания и интересные факты о поведении домашних питомцев |
После окончательного разрыва Австралия продвинулась на север, в то время как Антарктида начала дрейфовать на юг. Когда пролив Дрейка и Тасманийские ворота открылись между континентами, они позволили холодной воде непрерывно течь вокруг Антарктиды, изолировав континент от теплых океанских течений. В нижней части планеты Антарктида начала замерзать.
Открытие пролива Дрейка и Тасманийских ворот позволило Антарктическому циркумполярному течению полностью сформироваться. Это были последние «события» в распаде Гондваны.
Сегодня Антарктида играет неотъемлемую роль в климатической системе Земли. Массивные ледяные щиты, покрывающие континент, отражают входящий солнечный свет, сохраняя континент прохладным. По мере того, как планета нагревается из-за изменения климата, ледяной щит будет таять, открывая больше пород для изучения, но также отражая меньше входящего солнечного света и увековечивая планетарное потепление.
Ледяные щиты на суше также простираются на прилегающие воды, такие как Южный океан, море Уэдделла и море Росса, образуя шельфовые ледники, которые время от времени распадаются. По мере того, как все больше льда освобождается, он тает, добавляя огромные объемы пресной воды в океаны Земли. Сегодня ученые активно изучают лед в Антарктиде и осадочные породы в прилегающих морях и океанах, чтобы понять прошлые колебания климата и объяснить, как изменение климата может повлиять на всю планету.
Смотрите также... HTML, CSS-шпаргалка с примерами - тег IMG, figure и picture. Адаптирование, форматирование, эффекты Полный список обработчиков событий HTML / Javascript с примерами |
