Изучение базальтов срединно-океанических хребтов (MORB), которые формируются вдали от зон субдукции, долгое время основывалось на предположении, что эти породы практически не затронуты процессами, происходящими при субдукции плит. Однако в некоторых из этих базальтов обнаруживаются особые геохимические признаки, характерные для вулканических дуг — так называемые "признаки-призраки дуги" (ghost-arc signatures): отрицательные аномалии ниобия (Nb), повышенные отношения H₂O/Ce и Ba/Th. Эти особенности ставили учёных в тупик, ведь традиционные методы, в том числе анализ радиогенных изотопов, не позволяли однозначно определить источник аномалий.
Долгое время происхождение таких признаков было предметом споров. В качестве возможных источников предлагались материалы мантийных плюмов, рециркулированные осадки, древняя кратоническая мантия, а также субдуцированная изменённая мантия. Несмотря на многочисленные исследования, однозначного ответа не было.
Новое исследование под руководством профессора Цзэн Чжигана из Института океанологии Китайской академии наук (IOCAS) проливает свет на природу этих загадочных признаков. Работы, опубликованные в журнале Earth and Planetary Science Letters, базируются на анализе изотопов молибдена (Mo), который оказался ключом к разгадке.
В ходе исследований были проанализированы свежие образцы базальтов, собранные на срединно-океаническом хребте Южной Атлантики между 15 и 24° южной широты. В этих породах обнаружены тяжёлые изотопные сигнатуры молибдена, аналогичные тем, что встречаются в базальтах островных дуг, подвергшихся воздействию флюидов субдукции. Вместе с этим были зафиксированы низкие отношения (La/Sm)N, Nb/Zr и Ce/Pb, а также отсутствие обогащения по изотопам стронция и неодима (Sr-Nd).
Анализ показал, что ни рециркулированные осадки, ни литосферная мантия, ни материал плюма Святой Елены не могут объяснить полученные геохимические параметры. Это исключило основные альтернативные гипотезы.
Ключевой шаг — объединение данных с сейсмической томографией и реконструкциями тектонических плит. Учёные выявили связь между ghost-arc сигнатурами и субдукционно модифицированной мантией, которая находилась под юго-западной частью Гондваны в мезозое. В этот период под Гондваной происходила "сверхпологая субдукция" (supersized flat subduction), в результате которой изменённая субдукцией мантия оказалась перемещённой в верхнюю мантию региона.
Со временем именно этот участок мантии стал источником современных базальтов срединно-океанического хребта Южной Атлантики, несмотря на их удалённость от современных зон субдукции.
Первый автор исследования, доктор Чэнь, отмечает: "Это исследование не только предоставляет ключевые доказательства роли древней субдукционно-модифицированной мантии в формировании современной неоднородности мантии MORB, но и открывает новый взгляд на происхождение признаков-призраков дуги в базальтах по всему миру".
Работы группы под руководством профессора Цзэн Чжигана (IOCAS) впервые позволили с помощью изотопов молибдена проследить древние следы субдукции в современной мантии, находящейся вдали от активных зон столкновения плит. Исследование продемонстрировало, что химическая память древних тектонических процессов может сохраняться в мантии миллионы лет и проявляться в породах, формирующих современное дно океанов.
Такое открытие меняет представления о процессах перемешивания и наследования свойств в мантии Земли, а также объясняет загадочные химические аномалии, которые долгое время не поддавались трактовке.
Изображение носит иллюстративный характер
Долгое время происхождение таких признаков было предметом споров. В качестве возможных источников предлагались материалы мантийных плюмов, рециркулированные осадки, древняя кратоническая мантия, а также субдуцированная изменённая мантия. Несмотря на многочисленные исследования, однозначного ответа не было.
Новое исследование под руководством профессора Цзэн Чжигана из Института океанологии Китайской академии наук (IOCAS) проливает свет на природу этих загадочных признаков. Работы, опубликованные в журнале Earth and Planetary Science Letters, базируются на анализе изотопов молибдена (Mo), который оказался ключом к разгадке.
В ходе исследований были проанализированы свежие образцы базальтов, собранные на срединно-океаническом хребте Южной Атлантики между 15 и 24° южной широты. В этих породах обнаружены тяжёлые изотопные сигнатуры молибдена, аналогичные тем, что встречаются в базальтах островных дуг, подвергшихся воздействию флюидов субдукции. Вместе с этим были зафиксированы низкие отношения (La/Sm)N, Nb/Zr и Ce/Pb, а также отсутствие обогащения по изотопам стронция и неодима (Sr-Nd).
Анализ показал, что ни рециркулированные осадки, ни литосферная мантия, ни материал плюма Святой Елены не могут объяснить полученные геохимические параметры. Это исключило основные альтернативные гипотезы.
Ключевой шаг — объединение данных с сейсмической томографией и реконструкциями тектонических плит. Учёные выявили связь между ghost-arc сигнатурами и субдукционно модифицированной мантией, которая находилась под юго-западной частью Гондваны в мезозое. В этот период под Гондваной происходила "сверхпологая субдукция" (supersized flat subduction), в результате которой изменённая субдукцией мантия оказалась перемещённой в верхнюю мантию региона.
Со временем именно этот участок мантии стал источником современных базальтов срединно-океанического хребта Южной Атлантики, несмотря на их удалённость от современных зон субдукции.
Первый автор исследования, доктор Чэнь, отмечает: "Это исследование не только предоставляет ключевые доказательства роли древней субдукционно-модифицированной мантии в формировании современной неоднородности мантии MORB, но и открывает новый взгляд на происхождение признаков-призраков дуги в базальтах по всему миру".
Работы группы под руководством профессора Цзэн Чжигана (IOCAS) впервые позволили с помощью изотопов молибдена проследить древние следы субдукции в современной мантии, находящейся вдали от активных зон столкновения плит. Исследование продемонстрировало, что химическая память древних тектонических процессов может сохраняться в мантии миллионы лет и проявляться в породах, формирующих современное дно океанов.
Такое открытие меняет представления о процессах перемешивания и наследования свойств в мантии Земли, а также объясняет загадочные химические аномалии, которые долгое время не поддавались трактовке.
