Глубоко под юго-восточной частью Ирана тектоническая плита разрывается сразу в двух местах. Один из разрывов находится на глубине сотен километров, другой расположен ближе к поверхности. Оба постепенно увеличиваются, а в будущем, вероятно, соединятся. К такому выводу пришли учёные из Китайской академии наук, исследовавшие строение земных недр с помощью сейсмических волн.
Разрывы обнаружены в Аравийской тектонической плите, которая сталкивается с соседней плитой. Причина одного из них связана с необычным сочетанием двух типов земной коры, по-разному реагирующих на столкновение.
Восточная часть исследуемой области когда-то была дном древнего океана Неотетис. Океаническая кора состоит преимущественно из относительно плотных базальтовых пород. При столкновении плит она способна погружаться под соседнюю плиту и уходить глубоко в мантию Земли. Этот процесс называется субдукцией.
Однако западнее находится континентальная кора. Она значительно толще, но при этом состоит из менее плотных пород, по составу напоминающих гранит. Такая кора гораздо хуже погружается в мантию. Вместо этого при столкновении она сминается, утолщается и образует горные массивы.
Получается, что соседние участки одной тектонической плиты ведут себя совершенно по-разному: тяжёлая океаническая часть продолжает уходить в глубину, а более лёгкая континентальная сопротивляется погружению. Возникающие напряжения постепенно разрывают плиту.
Чтобы выяснить, что происходит под поверхностью, исследователи изучили данные 69 сейсмических станций, собранные с марта 2017 года по сентябрь 2018 года. Они анализировали волны от далёких землетрясений, которые проходят через земные недра с разной скоростью в зависимости от температуры и плотности пород. Это позволило восстановить трёхмерную картину глубинных структур.
Выяснилось, что в районе Макран океаническая часть плиты погружается на глубину не менее 450 километров. Западнее, в зоне столкновения континентальных плит Загроса, континентальная часть достигает глубины не более 300 километров. Разница в характере погружения сопровождается разрывом и отделением части погружающейся плиты.
Однако исследователи обнаружили и второй разрыв, расположенный ближе к поверхности, в районе Макранского жёлоба. Предположительно, он возник в месте соединения границ тектонических плит и постепенно распространяется на юг по мере продвижения континентальной плиты на север. Его образование связано прежде всего с движением плит, а не с различиями в плотности пород.
Особенность открытия заключается в том, что оба механизма разрыва действуют одновременно в одном регионе. Для геологов это редкая возможность наблюдать процессы, которые обычно разделены огромными промежутками времени.
Согласно компьютерным моделям, разрывы развиваются уже несколько миллионов лет. Хотя они возникли независимо друг от друга, участок плиты между ними постепенно сокращается. Исследователи предполагают, что в конечном итоге оба разрыва соединятся.
Пока неизвестно, как это повлияет на геологическую активность региона. Один из интересующих учёных вопросов — возможные изменения вулканической активности. Судя по полученным данным, горячая магма уже проникает в некоторые пространства, образовавшиеся при разрывах.
Открытие также помогает понять, как исчезают океаны. Когда-то между сталкивающимися континентами существовал океан Неотетис. Его дно постепенно погружалось в мантию, а сближающиеся массивы континентальной коры вступали в столкновение. Именно переход от погружения океанического дна к столкновению континентов сейчас происходит в исследуемом регионе.
Подобные процессы составляют часть так называемого цикла Уилсона — длительного геологического цикла, в ходе которого океаны возникают, расширяются, а затем постепенно закрываются из-за движения тектонических плит.
До сих пор переход от исчезновения океана к столкновению континентов оставался недостаточно изученным, поскольку исследовать структуры на глубине сотен километров чрезвычайно сложно. Обнаруженные под Ираном разрывы позволяют увидеть один из промежуточных этапов этого процесса и лучше понять, как меняется строение Земли на протяжении миллионов лет.
Результаты исследования опубликованы в научном журнале Nature Geoscience.
