Коллапс и возрождение мантиевого плюма Исландии

Скрытое тепло под Северной Атлантикой

Глубоко под волнами к югу от Исландии восходящая колонна горячей породы в глубинах Земли действует как медленно, пульсирующая горелка. Этот «мантиевый плюм» создал остров Исландия и формировал дно океана в течение десятков миллионов лет. До настоящего времени учёные не знали, горел ли этот плюм ровно и постоянно или же мерцал во времени. Пробурив скважины в атлантическом дне и прочитав химические подсказки, запечатлённые в древней лаве, это исследование показывает, что исландский плюм значительно ослабел, а затем воскрес, изменив как рельеф морского дна, так и пути океанических течений.

Бурение в прошлое океана

Чтобы проследить историю этого глубинного двигателя Земли, исследователи использовали буровое судно JOIDES Resolution и извлекли вулканические породы с пяти участков на дне к югу от Исландии. Эти скважины, каждая глубже 100 метров в цельной породе, лежат вдоль пути, который следует за движением тектонических плит от Срединно-Атлантического хребта. Поскольку плиты расходятся с известной скоростью, расстояние от хребта даёт возраст коры: примерно 3 миллиона лет у современного хребта до около 32 миллионов лет дальше от него. Некоторые участки расположены на гладкой, толстой коре, отмеченной длинными V-образными хребтами и ложбинами, связанными с активностью плюма, в то время как самый старый участок лежит на грубой, разрушенной коре, происхождение которой обсуждали.

Чтение химических отпечатков в застывшей лаве

Команда измеряла тонкие вариации в элементах, таких как редкоземельные металлы, и изотопы неодима в стекловидных окраях базальтов, а также использовала существующие сейсмические съёмки, показывающие толщину коры. Эти химические закономерности действуют как термометр и ДНК-тест для мантиевого источника: более горячая порода и сильный сигнал плюма обычно дают более толстую кору и расплавы, обогащённые определёнными элементами, тогда как более холодная обычная мантия даёт тонкую кору и более обеднённые лавы. Сопоставляя образцы из керна с лавой, извлечённой со срединно-атлантического хребта на разных широтах, учёные могли увидеть, где влияние плюма было сильным, слабым или отсутствовало в разные периоды времени.

Когда плюм угас

Самый древний пробуренный участок, примерно 32 миллиона лет и ныне расположенный около 60° с.ш., оказался ключевым. Его лавы тесно соответствуют лавам из удалённого участка Срединно-Атлантического хребта, находящегося за пределами «горячей точки» Исландии. Они фиксируют относительно низкие температуры мантии, типичную толщину коры около 6 километров и отсутствие явного химического отпечатка плюмового материала. При этом эта кора сформировалась близко к тому месту, где, как полагают, тогда находился центр плюма. Простое объяснение заключается в том, что некогда большой «головной» участок плюма значительно сократился, оттянувшись к Исландии и оставив большую часть Северной Атлантики в условиях обычной мантии. Съёмка дна показывает, что в этот период также произошёл переход к тонкой, треснувшей коре и росту крупных трансформных разломов — поверхностных признаков ослабленного теплового двигателя внизу.

Пробуждение под хребтом

Более молодые участки, возрастом от примерно 14 до 3 миллионов лет, расположенные на V-образных хребтах и ложбинах, рассказывают совершенно иную историю. Их лавы богаче определёнными элементами, и моделирование показывает, что они образовались из более горячей мантии — примерно на 50–100 °C выше фоновой — и при формировании давали более толстую кору, что ясно указывает на возобновление влияния плюма. Картина указывает на то, что после коллапса радиус действия плюма снова увеличился, и спрединговый хребет постепенно мигрировал обратно к узкому «хвосту» плюма. По мере того как горячий материал вытекал из-под Исландии и встречался с хребтом, он вызывал всплески дополнительного плавления, строившие V-образные хребты, окружающие Рейкьянесский хребет. Тонкие изменения в изотопах также указывают на меняющийся состав смеси переработанной океанической коры и более обеднённой мантии внутри плюма со временем.

Почему важны пульсации глубинной Земли

В совокупности эти данные показывают, что мантиевый плюм Исландии не является постоянным, неизменным источником тепла. Он «дышит» в геологическом масштабе: после начального всплеска, который помог открыть Северную Атлантику, его влияние ослабело и почти исчезло в этом регионе к примерно 32 миллионам лет назад, лишь затем восстановившись и усилившись в более поздние времена. Этот цикл подъёма и падения изменил толщину и структуру морского дна, расположение разломов и хребтов и, вероятно, глубину ключевых океанических проходов, влияющих на течения и климат. Для неспециалистов главный вывод таков: глубокая внутренняя часть Земли гораздо динамичнее и переменчивее, чем простая учебная модель «горячей точки», и путём бурения дна океана и расшифровки химии лавы мы можем воссоздать «сердцебиение» мантии планеты на протяжении десятков миллионов лет.

Цитирование: Pearman, C., Tien, CY., White, N. et al. Collapse and resurgence of the Iceland mantle plume. Nat Commun 17, 4104 (2026). https://doi.org/10.1038/s41467-026-71618-2

Ключевые слова: мантиевый плюм Исландии, дно Северной Атлантики, конвекция мантии, вулканизм срединно-океанических хребтов, тектоника плит