Примерно в 2000 км к востоку от Филиппинских островов находится одна из самых известных топографических особенностей океанов: Марианский желоб. Достигая глубины до 11 000 метров ниже уровня моря, он удерживает рекорд самой глубокой точки мирового океана. Этот желоб протяженностью 4000 километров простирается от Марианских островов на юге через острова Идзу-Бонин до Японии на севере. Здесь Тихоокеанская плита погружается под плиту Филиппинского моря, что приводит к интенсивной вулканической активности и большому количеству землетрясений. Вся территория является частью «Тихоокеанского огненного кольца»."
Но когда и как именно началась субдукция Тихоокеанской плиты? Это спорная тема среди ученых. Международная группа под руководством Кильского центра исследований океана им. Гельмгольца GEOMAR, Японского агентства морских наук и технологий о Земле (JAMSTEC) и Австралийского национального университета исследовала эту раннюю фазу субдукции вдоль желоба Идзу-Бонин-Мариан. Результаты опубликованы в мартовский выпуск научного журнала Earth and Planetary Science Letters.
Исследование основано на керне, полученном в рамках Международной программы исследования океана (IODP) в 2014 году с помощью американского исследовательского бурового судна JOIDES RESOLUTION примерно в 600 км к западу от нынешней впадины Идзу-Бонин. «Впервые нам удалось получить образцы горных пород, образовавшихся на первых стадиях субдукции», - говорит доктор Филипп Брандл из GEOMAR, первый автор исследования. «Известно, что активная зона субдукции на протяжении всей своей истории перемещалась на восток и во время своей миграции оставила важные геологические следы на морском дне. Теперь мы пробурили то место, где начался процесс».
Команда JOIDES RESOLUTION смогла пробурить морское дно на глубину более 1600 метров, начиная с глубины около 4700 метров ниже уровня моря. «Это уже на пределе технически возможного», - подчеркивает доктор Брандл. Основываясь на анализе этого керна, исследователи смогли проследить историю зоны субдукции слой за слоем до пород возрастом около 50 миллионов лет на дне керна, которые типичны для зарождения зоны субдукции.. «Такого полного обзора еще не было», - говорит д-р Брандл.
Брандл и его коллеги теперь смогли получить и проанализировать микроскопические включения остывшей магмы из горных пород. Полученные данные дают ученым представление об истории вулканической активности Тихоокеанского огненного кольца 30-40 миллионов лет назад. Исследователи нашли доказательства того, что вулканизм только начинает набирать обороты. Вулканическая деятельность усилилась с откатом зоны субдукции на восток и образовались огромные эксплозивные стратовулканы, подобные нынешним, например, вдоль западного края Тихоокеанского огненного кольца.
Однако необходимо дальнейшее бурение, чтобы проверить достоверность этих наблюдений. «Чем больше кернов мы сможем извлечь из таких старых пластов, тем лучше мы научимся понимать нашу собственную планету», - говорит доктор Брандл. Вопрос о том, как развиваются зоны субдукции, интересен не только для понимания истории земли. Зоны субдукции являются движущей силой химического обмена между поверхностью земли и ее недрами. «Таким образом, динамика зоны субдукции может также влиять на скорость глобальных циклов элементов», - резюмирует доктор Брандл.