Австралийские ученые выяснили, как более полумиллиарда лет назад сформировалась и частично разрушилась напоминающая Альпы крупная горная цепь, ныне погребенная под ледяным покровом Восточной Антарктиды. Свои выводы они обнародовали в журнале Earth and Planetary Science Letters.
Горы Гамбурцева, образованные столкновением двух континентов, занимают важное место в тектонической истории Земли, поскольку сыграли ключевую роль в формировании суперконтинента Гондвана. Столкновение 500–650 миллионов лет назад подняло горный хребет с такой силой, что глубокая кора под ним нагрелась и растеклась в стороны, подобно зубной пасте, выдавливаемой из тюбика. Этот процесс, известный как гравитационное растекание, распределил горячие, вязкие и частично расплавленные породы из ядра гор на расстояние до тысячи километров, что привело к частичному обрушению хребта.
«Это исследование крайне важно, так как оно предлагает новую тектоническую модель, связывающую редкие прибрежные обнажения с покрытым льдом внутренним районом Восточной Антарктиды, и помогает понять структуру зоны столкновения, сравнимой по масштабу с современными Гималаями», — пояснил профессор Натан Дачко из Университета Маккуори в Сиднее.
Новая интерпретация объединяет множество предыдущих исследований обширной территории Восточной Антарктиды, предлагая единую модель для будущих исследований. Она делит кору на два слоя: жесткую верхнюю «надстройку» и пластичную, термически ослабленную нижнюю «инфраструктуру», которая растекается в стороны из-под более холодных блоков — таких как архейские провинции Рукер и Вестфолд.
«Подобная структура коры наблюдается в обнаженных горных цепях Гималаев, но применение этой модели к Восточной Антарктиде стало новаторским и меняет наше понимание тектонической эволюции региона», — подчеркнул профессор, назвав это открытие «неожиданным».
Поскольку большая часть Восточной Антарктиды скрыта подо льдом, исследователи обратились к цирконовым кристаллам, собранным из осадочных пород в горах Принс-Чарльз. Эти кристаллы, выветренные из зоны столкновения и перенесенные вниз по течению, где они отложились более 250 миллионов лет назад, служат «капсулами времени» события горообразования, пояснила геолог Жаклин Хэлпин из Университета Тасмании.
«Циркон уникален тем, что содержит следовые количества радиоактивных изотопов, которые распадаются с известной скоростью. Анализируя соотношение этих изотопов, мы определяем возраст их кристаллизации и получаем информацию об их тектонической среде», — сказала она.
Чтобы отследить хронологию тектонических событий — масштабных, но происходивших чрезвычайно давно — ученые объединили данные уран-свинцовое датирование циркона и анализ изотопного состава гафния.
По словам Хэлпин, исследование стало «случайным результатом» недавних полевых геологических работ и может помочь предсказать поведение ледяного щита: «Хотя регион Денман находится в сотнях километров от мест отбора образцов, использованных в этом исследовании, новая модель позволяет связать геологические и геофизические наблюдения между разными районами. Большая часть Антарктического континента скрыта под толстым льдом, но геология под ним влияет на поведение ледяного покрова. Это исследование углубляет наше понимание структуры коры Восточной Антарктиды, включая формирование рельефа и распределение естественного тепла от коренных пород, что влияет на движение льда».
Исследование требует «смены парадигмы» в изучении древних континентальных столкновений и необходимости трехмерного подхода к анализу разрушенных горных структур, добавил Дачко: «Оно подчеркивает важность дальнейших геологических исследований ключевых районов Восточной Антарктиды, особенно малоизученных, для проверки новой модели. В конечном итоге, эта работа предлагает пересмотреть процесс сборки суперконтинента в Восточной Антарктиде и долгосрочное сохранение гор, скрытых подо льдом».