Исследователи обнаружили под Оманом необычный магматический плюм, который, возможно, изменил направление движения Индийской тектонической плиты от 25 до 40 миллионов лет назад.
Исследователи обнаружили «призрачный» шлейф под плато Салма в Омане. (Изображение предоставлено Марком Даффи через Alamy)
Магма-плюм находится под толстым слоем земной коры и верхней частью мантии, среднего слоя планеты. В результате материал не может подняться на поверхность, чтобы вызвать вулканическую активность. Исследователи не знают, вызывал ли когда-либо этот плюм извержения, но, согласно новому исследованию, есть основания полагать, что он изменил траекторию движения Индийской тектонической плиты во время её столкновения с Евразией десятки миллионов лет назад.
Шлейф находится под плато Сальма в Омане (также пишется как Сальма и Сельма), высота которого достигает 6600 футов (2000 метров), сказала ведущий автор исследования Симона Пилия, геофизик и доцент Университета нефти и минералов имени короля Фахда в Саудовской Аравии. Плато, вероятно, образовалось из-за плюма, хотя некоторые учёные связывают образование плато с изгибом земной коры, вызванным зоной субдукции Макран у берегов Пакистана и Ирана, рассказала Пилия в интервью Live Science.
«Плюм — это горячий материал, который стремится подниматься, подниматься и ещё раз подниматься, поэтому он находится под поверхностью и выталкивает её вверх, создавая топографию», — сказал Пилия. «Поднятие [на плато Сальма] довольно незначительное, но оно всё же есть. Это говорит о том, что плюм активен».
Исследователи обнаружили шлейф благодаря сейсмическим волнам, или звуковым волнам, которые распространяются по Земле с разной скоростью в зависимости от химического состава материала. По словам Пилии, в Омане есть густая сеть станций, которые регистрируют сейсмические данные, что сделало исследование возможным. Он назвал шлейф «Дани» в честь своего сына.
Плюм Дани — первый явный пример амагматического «призрачного» плюма. Этот термин авторы исследования придумали для описания мантийных плюмов, которые не вызывают вулканическую активность. Мантийные плюмы возникают на границе между ядром и мантией примерно на глубине 1800 миль (2900 километров) под поверхностью Земли. Эти плюмы обычно вызывают вулканические извержения, поскольку при подъёме через мантию и кору они подвергаются процессу, называемому декомпрессионным плавлением.
По словам Пилии, многие мантийные плюмы вызывают извержения вулканов в центре океанических плит, в том числе на Гавайях. Но мантийные плюмы редко вызывают извержения внутри континентальных плит; они не могут подниматься или подвергаться декомпрессионному плавлению, потому что континентальные плиты имеют более толстую кору и верхнюю мантию, чем океанические.
По словам Пилии, исследователи обычно предполагали, что отсутствие вулканизма, вызванного мантийными плюмами в континентальных плитах, означает отсутствие мантийных плюмов под континентальными плитами. Но «отсутствие доказательств не является доказательством отсутствия», — сказал он. «Если у вас нет поверхностного вулканизма, это не значит, что у вас нет плюма».
(Изображение предоставлено: Pilia et al. 2025. Earth and Planetary Science Letters. Распространяется на условиях Creative Commons.)
Пламя Дани — доказательство того, что мантийные плюмы могут существовать без вулканической активности. «Мы твёрдо убеждены, что существует множество других плюмов-призраков, о которых мы не знаем», — сказала Пилия.
Африка — хороший кандидат на роль «призрачных плюмов», потому что она находится над одной из двух крупных провинций с низкой скоростью сдвига — областями размером с континент, которые выступают из границы между ядром и мантией и питают плюмы. Как и в Омане, в Африке есть регионы с очень толстой корой и верхней мантией, поэтому любые плюмы не смогут подняться на поверхность, сказал Пилия.
Возраст плато Сальма составляет около 40 миллионов лет, а это значит, что шлейф Дани по крайней мере такой же древний, согласно исследованию, опубликованному 6 июня в журнале Earth and Planetary Science Letters. Это время совпадает со столкновением Индийской и Евразийской плит, и это заставило исследователей задуматься, сказал Пилия.
Столкновение произошло относительно недалеко от территории современного Омана, прежде чем две плиты сдвинулись на север и заняли свои нынешние позиции. Пилия и его коллеги реконструировали траекторию движения Индийской плиты и обнаружили, что она слегка изменила направление между 40 и 25 миллионами лет назад.
«Мы провели несколько других расчётов и в целом продемонстрировали, что причиной изменения азимута [угла] Индийской плиты было напряжение сдвига, вызванное шлейфом», — объяснил Пилия.
Исследователи уже знали, что плюмы могут менять направление тектонических плит, но до сих пор, не зная о плюме Дани, они не связывали это изменение траектории с конкретным плюмом.
Тектонические плиты движутся, но плюмы, как правило, остаются на месте, сказал Пилия. Это означает, что учёные иногда могут проследить эволюцию плюма по следам, оставленным на тектонических плитах, когда они проходят над плюмом.
Однако в случае с плюмом Дани эти доказательства были поглощены и стёрты зоной субдукции Макран, сказал Пилия. «Эти доказательства исчезли навсегда».