Горячие источники показывают, где континентальные плиты сталкиваются под Тибетом

В классическом примере горообразования Индийская и Азиатская континентальные плиты раскололись — и продолжают сталкиваться сегодня — с образованием самых больших и высоких геологических структур в мире: Гималаев и Тибетского нагорья.

Несмотря на важность этих образований, влияющих на глобальный климат посредством атмосферной циркуляции и муссонных дождей, эксперты выдвинули противоречивые теории о том, как это происходит. тектонические плиты Под поверхностью создан культовый колосс. Теперь, используя геохимические данные 225 г. горячие источникиВ этом исследовании ученые провели границу между Индийской и Азиатской континентальными плитами, выделив процессы, происходящие глубоко под поверхностью. Результаты, которые имеют значение для минеральный составпоявится в текущем выпуске Труды Национальной академии наук.

«Главное противоречие среди геологов заключается в том, континентальное столкновение «Это похоже на столкновение с океаном», — сказал старший автор исследования Саймон Климберер, профессор геофизики в Школе наук о Земле, энергии и окружающей среде Стэнфордского университета (Stanford Earth). «Поскольку измерений так мало, сейсмология не дала нам ответа — вот почему я подошел к геохимии как к совершенно другому способу измерения вещей».

Клемперер провел большую часть десятилетия, путешествуя по Тибету и Индии, чтобы собрать образцы, подтверждающие его теорию о том, что химические вещества, всплывающие на поверхность, можно использовать для понимания того, что происходит на глубине 50 миль. Он и его коллеги отследили геотермальные источники за сотни миль через горы и плато — в нескольких минутах ходьбы от Канады до Мексики на западе Соединенных Штатов.

Используя благородный газ гелий, который не вступает в реакцию с другими химическими веществами, авторы исследования определили источники, берущие начало на каждой континентальной плите. Изотопная сигнатура гелия была обнаружена, когда газ исходил из горячей мантии — Азиатской плиты — в то время как другая сигнатура указывала на более холодную Индийскую плиту. Исследования показывают, что холодная плита обнаруживается только на юге, под Гималаями, тогда как на севере Индия уже не соприкасается с Тибетом над ней — она отделена от Тибета клином горячей мантии. Результаты показывают, что старая теория о том, что Индийская плита плоская под Тибетом, больше не действует.

«Удивительно, что теперь у нас есть эта четко определенная граница всего в нескольких километрах от поверхности над границей плиты глубиной 100 километров», — сказал Климберер.

Субдукция против столкновения

При океанической субдукции подповерхностный материал перерабатывается в мантию Земли, поскольку более тяжелая и холодная плита погружается под континентальную плиту и тонет. Процесс происходит в таких районах, как Огненное кольцо, которые известны частыми землетрясениями и действующими вулканами.

При столкновении континентов исследователи предположили, что субдукция океанской коры сблизила два континента, пока они не столкнулись, перекрыв зону субдукции для образования гор. Это свидетельство континентальной границы под Тибетом указывает на возможность того, что континентальная кора может выделять жидкости и плавиться — так же, как это происходит при океанической субдукции.

«Это говорит о том, что мы не должны рассматривать столкновение континентов и субдукцию океана как две разные вещи — мы должны рассматривать их как одно и то же с несколько разными вкусами, потому что они геометрически одинаковы», — сказал Климберер.

тектоническое изменение моря

В 1960-х годах тектоника плит произвела революцию в науке о Земле, объяснив, как геологические плиты расходятся и накладываются друг на друга, вызывая образование гор, извержения вулканов и землетрясения. Но исследователи мало понимают, почему плиты движутся именно так.

Клемперер сказал, что новые результаты добавляют важный элемент к пониманию, с потенциальными последствиями для того, что контролирует конвекцию, которая управляет тектоникой плит. По его словам, хотя это столкновение континентов, погружение Индийской плиты в мантию помогает контролировать характер конвекции — это меняет наше понимание того, как элементы и типы горных пород распределяются и перераспределяются на Земле.

Исследование основано на предыдущем исследовании Климберера и его коллег. Фото зоны столкновения Гималаев Используя сейсмические данные, они обнаружили, что по мере того, как Индийская тектоническая плита движется с юга, более толстая и прочная часть плиты погружается под Тибетское плато и вызывает разрывы в Индийской плите. Те слезы были там же, где течет гелий в горячих источниках.

«Мы смотрим на одни и те же процессы через разные призмы, и нам нужно выяснить, как их объединить», — добавил Клемперер.

металлические эффекты

С тех пор, как испанцы вторглись в Южную Америку в поисках золота, цивилизации знали о богатых месторождениях полезных ископаемых в таких местах, как Анды, которые являются частью Огненного кольца. В последнее время южный Тибет также был признан богатой полезными ископаемыми провинцией с месторождениями золота, меди, свинца, цинка и другими месторождениями, что трудно объяснить, используя только древние модели столкновения континентов.

«Самые большие залежи меди находятся в гранитах, которые образуются в результате плавления горячего клина мантии — этого не должно происходить при столкновении континентов, если это выглядит как старая модель, но мы знаем, что это произошло, потому что у нас есть все эти минералы в Тибете. «, — сказал Клемперер. «Наша работа рассказывает нам о крупномасштабной тектонике континентального столкновения и предполагает, что мы можем ожидать увидеть тот же тип месторождений полезных ископаемых в условиях континентального столкновения, что и в условиях океанической субдукции».

Будучи единственным активным континентальным столкновением на нашей планете, Гималаи и Тибет также дают представление о том, как другие горные хребты формировались в прошлом и могут сформироваться в будущем.

«Австралия только начинает сталкиваться с индонезийским массивом — этим континентальным массивом». столкновение «Это начинает происходить, — сказал Климберер. — Тибет — это тот пример, который необходимо решить, и, надеюсь, он станет образцом того, как это может произойти на Земле».

Тяньчжи Лю, которая работала над проектом в качестве докторанта Стэнфордского университета, является соавтором исследования. Другие соавторы представляют Китайскую академию наук, Университет штата Огайо, Университет Нью-Мексико и Океанографический институт Скриппса.