Показана связь между тектоникой плит и инверсиями геомагнитного поля

 Текст: Дмитрий Сафин

Сотрудники Национального центра научных исследований и Парижского института физики Земли (оба — Франция) выяснили, что инверсии геомагнитного поля и движение литосферных плит могут быть связаны между собой.

Современная теория, напомним, объясняет появление геомагнитного поля конвекцией в жидком металлическом внешнем ядре. Хотя изменения направления поля и не должны быть регулярными, обнаруженные геофизиками колебания частоты этих событий всё равно удивляют своей амплитудой. В последние 10 миллионов лет магнитные полюса, скажем, менялись местами более 40 раз, тогда как в меловом периоде, приблизительно 120 млн лет назад, одно направление поля продержалось около 40 млн лет.

По мнению авторов, на частоту инверсии влияет процесс передачи тепла от ядра к мантии (если тепловой поток неравномерен, вероятность перестановки полюсов увеличивается). Самым важным фактором французы считают широтную асимметрию: когда в Южном полушарии тепло выводится в мантию намного быстрее или медленнее, чем в Северном, поле становится особенно нестабильным.

Стабильное (слева) и нестабильное геомагнитные поля, создаваемые в условиях равномерного и неравномерного теплового потока (иллюстрация авторов работы).

Здесь геофизикам и пригодилась теория тектоники плит, характеризующая движение и реорганизацию крупных литосферных блоков. В описываемых ею зонах субдукции, областях взаимодействия соседних плит, океаническая кора уходит в мантию. В результате метаморфизма коры образуются породы вроде эклогита, заметно отличающиеся по составу и физическим свойствам от вещества нижней мантии. Если такие породы скапливаются на поверхности раздела ядра и мантии, их неравномерное распределение может нарушить передачу тепла и дестабилизировать магнитное поле.

Поскольку зоны субдукции обычно образуются на границах континентов, расположение последних можно использовать как индикатор того, насколько равномерно идёт передача тепла к мантии. Оценив широтное распределение континентов, геофизики построили график изменения «коэффициента асимметрии», который увеличивается при концентрации континентальной коры в одном из полушарий.

Изменения «коэффициента асимметрии» (отмечен синим) и параметра, характеризующего частоту инверсии магнитного поля (иллюстрация из журнала Geophysical Research Letters).

Связь между отмеченными на графике колебаниями заметить несложно. В пользу предложенной модели говорит то, что за пиком «коэффициента асимметрии», наблюдавшимся около 200 млн лет назад, с корректной задержкой в ~30 млн лет следует пик частоты инверсии.

Убедить всех своих коллег авторам, однако, не удалось, так как временнóй интервал, который должен отделять процессы на поверхности от вызванных ими изменений на границе ядра и мантии, не выдерживается на всём рассмотренном этапе эволюции Земли. Возможно, качество модели снижается по той причине, что размещение континентов не позволяет точно оценить распределение зон субдукции.

Полная версия отчёта опубликована в журнале Geophysical Research Letters.

Подготовлено по материалам Национального центра научных исследований.

Рейтинг публикации:

7

Комментарии (0) | Распечатать

Добавить новость в: