phys.org: Национальный парк Йеллоустоун в США, с его гейзерами и горячими источниками, является одной из главных  туристических достопримечательностей Америки . Однако, особенно после тех или иных небольших новостей из кальдеры, средства массовой информации как по команде  сосредотачиваются на супервулкане Йеллоустоун, который в последний раз извергался  630 000 лет назад.

И каждый раз все приглашаемые в СМИ эксперты повторяют тезис о “никому неизвестной геологической структуре супервулкана”. То есть никто не знает почему образовался Йеллоустоун, что заставило его взорваться 630 000 лет назад и когда он начнет извергаться вновь. 

Однако,  недавнее исследование, проведенное Бернхардом Штайнбергером из немецкого GeoForschungsZentrum (GFZ) и его коллегами из США, помогает лучше понять процессы, происходящие во внутренней части Земли.

Вскоре статья с результатами исследования появится в журнале Geochemistry, Geophysics, Geosystems, издаваемом Американским геофизическим союзом, однако сейчас, с разрешения авторов, мы приводим некоторые основные тезисы предложенной немцами новой вулканической модели.

Согласно этой модели, опирающейся на результаты многолетних томографических исследований мантии, под Йеллоустоуном лежит так называемый мантийный плюм: похожая на дымоход структура, которая достигает глубины в тысячи километров и растет из границы ядра и мантии Земли.

Сам этот плюм начинается под Нижней Калифорнией, то есть более чем в тысяче километров к юго-западу от национального парка. Далее, поднимаясь оттуда к литосфере он постепенно сгибается и заканчивается непосредственно под супервулканом Йеллоустоун.

Сама идея не нова и наличие такого плюма давно предполагалось, однако эта гипотеза  не вписывалась в текущую теорию движения литосферных плит Земли, а все попытки сделать мантийную томограмму упирались в слабую разрешающую способность сейсмической сети.

Другими словами  образования, находящиеся на глубине более 2 000 км эта сеть не видела и прослеживались лишь какие-то намеки на исходящий их Калифорнии плюм.  Но сейчас, похоже, этот плюм смогли увидеть более четко:

Большинство вулканов в мире расположены на границах континентальных плит, где либо поднимается материал из недр Земли, как в Исландии, либо где одна континентальная плита погружается под другую и тает, как в случае с Каскадными горами вдоль западного побережья США.

Однако  Йеллоустоун – это так называемый внутриплитный вулкан. В отличие от вулканизма на границе плит, внутриплитный вулканизм восходит к «горячим точкам» под литосферой. Эти гипотетические горячие точки можно представить как сварочную горелку, которая плавит литосферу снизу. И там,  где в земной коре практически прожигается дыра, возникает вулкан. Так, например, возникли Гавайи.

Однако сейсмические данные по Йеллоустону долгое время не давали четкой картины. Это изменилось благодаря новым и усовершенствованным методам измерения, которые позволили визуализировать более глубокую часть шлейфа на томографическом изображении. Тем не менее, даже сейчас остаются серьезные невидимые зоны в  верхней мантии и данные по томографии плюма не очень ясны.

Тем не менее и в любом случае исследование GFZ теперь,  как минимум, заполняет серьезные пробелы в мантийном моделировании, позволяющем увидеть мантийным плюм исходя из результатов обработки данных сейсмических наблюдений. 

И на данный момент четко видно, что в нижней мантии происходит колоссальные движения жидкой породы, в частности под Калифорнией сформировался огромный,  направленный  в сторону Йеллоустоуна плюм, хотя, что с этим плюмом происходит на глубине в 1 000 километров всё равно еще непонятно. 

Наверно поэтому господин Стейнбергер не спешит с выводами:

 «Наше исследование способствует лучшему пониманию внутриплитного вулканизма и подтверждает гипотезу о глубоком мантийном шлейфе. Однако это никак не влияет на оценку риска вулканизма  Йеллоустоуна».

Комментарий Редакции The Big The One: Хотя, как пишут phys.org, теория мантийного плюма, связывающего Йеллоустоун и Калифорнию, не сильно новая, однако основание плюма немцы впервые смогли четко увидеть. А это уже прекрасно  объединяет две наиболее популярные гипотезы образования Йеллоустоуна: гипотезу плюма и гипотезу тающей плиты Фараллон.

На глубине 1000 километров, выше которых плюм плохо прослеживается, проследить что-то реально трудно: на этой глубине сплошным слоем находится  как бы вода –  то есть минералы рингвудит и вадслеит. Это производные оливина, которые в своей структуре содержат очень много молекул воды, что заставило в свое время мировую прессу много писать про “океаны воды” в мантии. 

Выше этого слоя “воды” плавают остатки плиты Фараллон. Она тает и крошится, фрагменты тонут, вытесняют магму и магма лезет из дыр в литосфере под названиями Йеллоустоун, Лонг Велли и так далее. Но только если под остальной Северной Америкой плита Фараллон плавает и крошится постепенно – под Йеллоустоуном её подогревает еще и плюм, что заставляет породы распадаться быстрее.   

Поэтому Йеллоустоун пусть не прямо, но опосредованной связан с глубинными мантийными процессами под Калифорнией: если там вдруг сильно  потеплеет или возле ядра что-то бахнет  – очередной отколовшийся фрагмент плиты Фараллон утонет и Архимедова сила вышибет Йеллоустоун из литосферы как пробку из забродившей бутылки. 

В общем, смотрим на глубокофокусные землетрясения в Калифорнии и следим за развитием событий.