Двигаются ли тектонические плиты из-за движения мантии Земли, или мантия движется за счет движения плит? А может быть, этот вопрос некорректен? Это точка зрения, принятая учеными École Normale Supérieure - PSL, CNRS и Римского университета 3, которые рассматривают плиты и мантию как принадлежащие к единой системе. Согласно их моделированию, опубликованному в журнале Science Advances 30 октября 2019 года, в основном поверхность управляет мантией, хотя динамический баланс между двумя циклами суперконтинента меняется.
Какие силы движут тектоническими плитами? Этот вопрос оставался открытым с момента появления теории тектонических плит 50 лет назад. Вызывают ли движения, наблюдаемые на поверхности Земли, холодные края плит, медленно погружающихся в мантию Земли в зонах субдукции? Или, наоборот, мантия с ее конвекционными потоками приводит в движение плиты? Для геологов это скорее проблема курицы и яйца: мантия, по-видимому, заставляет плиты двигаться, а они, в свою очередь, двигают мантию…
Чтобы пролить свет на действующие силы, ученые из Геологической лаборатории Высшей нормальной школы (CNRS/ENS - PSL), Института наук о Земле (CNRS/Университеты Гренобль-Альпы и Савойя-Монблан/IRD/ Ифсттар) и Римский университет 3 рассматривали твердую Землю как единую неделимую систему и осуществили наиболее полное на сегодняшний день моделирование эволюции вымышленной планеты, очень похожей на Землю. Ученые сначала должны были найти соответствующие параметры, а затем потратить около девяти месяцев на решение системы уравнений с помощью суперкомпьютера, реконструируя эволюцию планеты за период 1.5 миллиардов лет.
Используя эту модель, команда показала, что две трети земной поверхности движутся быстрее, чем подстилающая мантия, другими словами, именно поверхность тащит внутреннюю часть, а оставшаяся треть поменялась ролями. Этот баланс сил меняется в течение геологического времени, особенно для континентов. Последние в основном увлекаются глубинным движением внутри мантии на этапах строительства суперконтинента, как в продолжающемся столкновении между Индией и Азией: в таких случаях движение, наблюдаемое на поверхности, может дать информацию о динамике глубинной мантии. И наоборот, когда суперконтинент распадается, движение в основном обусловлено движением плит, погружающихся в мантию.
Вычисления содержат огромное количество данных, которые в значительной степени остаются неиспользованными. Полученные данные могут помочь нам понять, как формируются и исчезают срединно-океанические хребты, как запускается субдукция или что определяет местоположение шлейфов, вызывающих обширные вулканические излияния.