Под Апеннинскими горами в Италии происходит необычный процесс: нижняя часть земной коры постепенно отслаивается и погружается глубже в мантию. Причём этот процесс распространяется не сразу по всей горной системе, а словно движущаяся застёжка-молния.
Именно так геологи предлагают объяснить одну из давних загадок Италии. Апеннины одновременно демонстрируют, казалось бы, противоположные движения. Внутри горной системы земная кора растягивается, а по её внешнему краю — сжимается. Одни участки территории поднимаются, другие опускаются, а характер землетрясений по разные стороны гор тоже указывает на разные направления деформации.
Группа исследователей под руководством Стефано Тавани из Флорентийского университета считает, что причиной может быть так называемое расслоение земной коры. При этом плотная нижняя часть коры вместе с расположенной под ней литосферой отделяется от верхних слоёв и начинает погружаться в мантию.
Под Апеннинами отслаивание, судя по всему, происходит не одновременно. У него есть движущаяся граница — своего рода точка, в которой нижние слои прямо сейчас отделяются от расположенной выше коры. Эта зона постепенно смещается в сторону Адриатики.
Чтобы понять, почему это происходит, исследователям пришлось обратиться к истории формирования самих Апеннин.
Горная система протянулась примерно на 1200 километров вдоль Итальянского полуострова. Как и многие другие горы, она возникла из-за сближения тектонических плит: земная кора сжималась, утолщалась и в течение миллионов лет формировала горный рельеф.
Но затем ситуация стала сложнее. Погружающаяся в мантию плита постепенно отступала, растягивая кору позади растущей горной системы. Именно этот процесс способствовал раскрытию Тирренского моря.
В результате Апеннины оказались в необычном положении. Их внешний край продолжал сжиматься, тогда как кора позади гор одновременно растягивалась.
Примерно между 10 и 2 миллионами лет назад около 100 километров сокращения земной коры в центральных Апеннинах сопровождались примерно таким же растяжением в районе Тирренского моря. Ранее эту картину объясняли отступлением погружающейся плиты: она уходила назад и растягивала кору за горным фронтом, пока восточнее продолжалось сжатие.
Но около двух миллионов лет назад ситуация изменилась. Основная стадия растяжения, в результате которой сформировалось Тирренское море, завершилась, а сжатие вдоль внешнего края Апеннин сильно замедлилось.
Тем не менее странное сочетание растяжения и сжатия никуда не исчезло.
Чтобы выяснить причину, учёные объединили данные, накопленные за десятилетия: сведения о землетрясениях, измерения спутниковой навигации, радиолокационные наблюдения со спутников и карты границы между земной корой и мантией — так называемой границы Мохоровичича.
Все эти данные указали на одну и ту же структуру глубоко под Апеннинами.
Исследователи обнаружили вдоль более чем 500 километров горной системы область, где граница коры со стороны Тирренского моря как бы перекрывается с аналогичной границей со стороны Адриатики.
По мнению учёных, именно здесь нижняя часть коры отслаивается. Эту область можно представить как место, где липкая лента начинает отходить от поверхности: точка отрыва постепенно движется дальше.
Распределение землетрясений согласуется с такой картиной. Позади и выше движущейся границы характер подземных толчков в основном говорит о растяжении коры. Перед ней, напротив, преобладает сжатие.
Измерения движения поверхности показывают то же самое. Внутри горной системы происходит растяжение примерно на 4 миллиметра в год, тогда как ближе к внешнему краю часть этого движения компенсируется сжатием примерно на 2 миллиметра в год.
Исследователи сравнивают происходящее с гармошкой: горная система растягивается изнутри и одновременно сокращается снаружи.
Для ранней истории Апеннин такое поведение можно было объяснить отступлением погружающейся плиты. Но для современных процессов этого, по мнению авторов работы, уже недостаточно. Недостающим механизмом может быть именно продолжающееся отслаивание нижних слоёв коры.
Перед движущейся границей нижняя кора и литосферная мантия всё ещё соединены с погружающейся плитой. Она тянет их вниз.
Когда граница отслаивания проходит дальше и нижние слои отделяются, эта нагрузка исчезает. Оставшаяся кора может распрямляться и подниматься, а место более плотного вещества снизу занимает менее плотная мантия.
Так возникает растяжение позади движущейся зоны отслаивания. В то же время впереди неё кора всё ещё остаётся связанной с погружающейся плитой, поэтому там продолжаются сжатие и опускание поверхности.
Авторы подчёркивают, что это пока упрощённая модель. Точное строение плиты под Апеннинами остаётся предметом исследований, а для полного понимания происходящего потребуются более сложные модели деформации коры и мантии.
Но если предложенное объяснение верно, Апеннины дают геологам редкую возможность наблюдать практически в реальном времени, как зона отслаивания литосферы медленно перемещается под целой горной системой.
Результаты исследования опубликованы в журнале Communications Earth & Environment.
