Компютърни симулации показаха, че не е необходим поток от дълбоко заложена магма, за да се захрани супервулканът Йелоустоун за масивни изригвания. Причината може да не се крие толкова дълбоко, отбелязва Science news.

Ново проучване показва, че движещата сила зад дългата и експлозивна вулканична история на Йелоустоун може да е тектонична плоча, която е започнала да потъва под Северна Америка преди стотици милиони години.

Компютърните симулации показват, че движението отчупени останки от древната плоча Фаралон може да разбъркат мантията по начин, че да захрани Йелоустоун, съобщават изследователи в статия в Nature Geoscience.

"Това се съгласува доста добре", коментира съавторът на проучването Лиджун Лиу (Lijun Liu), специалист по геодинамика в Университета на Илинойс в Урбана-Шампейн.

Гигантският супервулкан, който се намира сега под националния парк Йелоустоун, има история на 17 милиона години, а голяма част от нея е динамична. През това време мястото на вулканична активност се е преместило на североизток от югозападната част на Айдахо до сегашното си място, където последно изригва експлозивно преди около 640 000 години. Тези преместващи се изригвания са създали през годините следите на вулканични кратери, наподобяващи тези, образували хавайската островна верига. Заради това учените предполагаха, че дълбоки потоци магма, идващи от границата на ядрото и мантията, подобни на захранващите вулканите на Хавайските острови, са източник и на мощните изригвания на Йелоустоун.

"Обикновено можем да проследим струите до границата на ядро-мантия", обяснява Робърт Порит (Robert Porritt), сеизмолог в Университета на Тексас в Остин, неучастващ в настоящото проучване.

За да "видят" земната структура, сеизмолозите използват техника, наречена сеизмична томография, който изобразява вътрешността на земята с помощта на сеизмичните вълни, генерирани от земетресенията. Например горещите или течни части на мантията забавят напречните сеизмични вълни, които създават напрежение на срязване. Томографските изображения на мантийните струи (плюмове) - горещи възходящи потоци като например този под Хавай, показват област на ниска скорост, която се простира по целия път до границата между мантията и ядрото, около 2900 километра под повърхността на Земята. Смята се, че такива дълбоки плюмове са необходими, за да се осигури достатъчно топлина за вулканична активност.

"Но под Йелоустоун няма такава област с ниска скорост на напречните вълни, която да достига до границата между ядрото и мантията", разказва Порит. Актуални изображения показват район с ниска скорост в материала, простиращ се на по-малко от 1000 километра дълбочина - но дали има дълбок плюм е неясно.

Регионът е тектонски комплекс. Преди около 200 милиона години тектоничната плоча от запад, известна като Фаралон, е започнала да се плъзга на изток под северноамериканската плоча. Сегашната плоча Хуан де Фука край бреговете на северозападната част на Тихи океан, една от последните останки от плочата Фаралон, продължава да се плъзга под западната част на САЩ. Някои изследователи предполагат, че вместо дълбока мантийна струя, огъването и топене на потъващата плоча Хуан де Фука е причината за вулканизма на Йелоустоун.

Плъзгане надолу

Плочата Фаралон е започнала да потъва на изток под северноамериканската плоча преди стотици милиони години. Най-младата част на плочата, наречена плоча Хуан де Фука (в зелено), сега отчасти се намира под западната част на САЩ.

В ново проучване симулации показват, че потъващата надолу древна плоча Фаралон (в синьо) насочва горещия мантиен поток от запад на изток. Горещата мантия (в тъмно оранжево) се издига през пукнатината в плочата Хуан де Фука, част от мантията придвижваща се на запад захранва вулканизма в  района "на долините и хребетите" (Basin and Range Province). А някои потоци на изток, подхранват Йелоустоун.

Лиу и колегите му имат още една идея. През 2016 г. Лиу публикува статия, която предполага, че потъващата древна плоча Фаралон се държи като капак върху дълбока мантийна струя, предотвратявайки издигането на струята към повърхността. "Ние сме наясно, че проблемът не е решен", коментира Лиу. "Източникът на топлина [за Йелоустоун] е все още е неизвестен".

Изследователите създават с помощта на суперкомпютър серия сложни симулации, за да се опитат да намерят най-добрия сценарий, който съвпада с трите неща, които са им известни:

1. настоящите томографски изображения на земните недра под западната част на САЩ,
2. вулканичната история на Йелоустоун, както и на близката Провинция на долините и хребетите,
3. движението на потъващата плоча отпреди около 20 милиона години.

Вулканизмът на Йелоустоун е свързан не само със съвременната млада плоча Хуан де Фука, но и със останки от по-старатаплоча, показват симулациите. Тези останки продължават да се плъзгат по-дълбоко и сега се намират под източната част на САЩ. Това низходящо гмуркане увлича горещата мантия на изток заедно със себе си. Когато плочата Хуан де Фука е започнала да се разпада под западната част на САЩ, горещата мантия нарасна през пукнатините. Част от тази гореща мантия циркулира обратно на запад в горната част на плочата за Хуан де Фука, захранвайки вулканизма в Района на долините и хребетите. А някои от тях текат на изток, добавяйки топлина в Йелоустоун.

Проучването не изключи наличието на дълбока магмена струя, но изследването показва, че такъв плюм играе слаба роля в вулканизма на Йелоустоун.

Порит коментира, че е заинтригуван от идеята, че потъващата плоча Фаралон под централната и източната част на САЩ може да бъде движеща сила за разбъркването на мантията в такъв голям мащаб. Но не е убеден, че авторите наистина са разрешили по-голямата тайна на вулканизма на Йелоустоун или че все още в бъдеще не може да се намери дълбока струя, която да играе основната роля. "Това е един интересен дебат, който няма да бъде решен в следващите десетилетия".

Още по темата

27/10/2017

Земята

Изригването на супервулкана Йелоустоун е предизвикало две "вулканични зими"

16/10/2017

Земята

Ако супервулканът Йелоустоун изригне, ще има много малко предупреждения (видео)

19/08/2017

Земята

НАСА има план да спаси Земята от супервулкана Йелоустоун (видео)

27/07/2017

Земята

Йелоустоун е ударен от 1400 земетресения за шест седмици