Ученые выяснили, почему земная кора под Апеннинами одновременно растягивается и сжимается

Геологи из Флорентийского университета предложили объяснение давней загадке Апеннинских гор. Согласно их исследованию, опубликованному в Communications Earth & Environment, причиной парадоксальной деформации земной коры является процесс деламинации — отслоения нижних слоев литосферы.

Апеннинские горы протянулись примерно на 1200 километров вдоль итальянского полуострова. Их формирование началось при столкновении тектонических плит, которые сжимали и утолщали земную кору. Однако тектоническая система под Италией повела себя необычно: по мере отступления погружающейся плиты кора за растущим хребтом разрывалась, открывая Тирренское море. В результате внешний край гор продолжал сжиматься, а внутренняя часть, наоборот, растягивалась.

Чтобы разобраться в этом противоречии, Стефано Тавани и его коллеги объединили многолетние сейсмологические наблюдения, данные GPS и спутниковой радиолокации, а также карты границы Мохоровичича. Анализ выявил убедительную закономерность: все разнородные деформации оказались сосредоточены вокруг одной глубинной структуры. На протяжении более чем 500 километров под хребтом была обнаружена зона, где граница Мохоровичича под Тирренским морем перекрывает аналогичную границу под Адриатическим морем.

Эта двойная кора интерпретируется как область отслоения нижних слоев — так называемый шарнир деламинации. Сам процесс заключается в том, что плотная нижняя кора и прикрепленная к ней литосферная мантия отделяются от вышележащих слоев и погружаются в мантию. Фронт отслоения медленно мигрирует под Апеннинами в сторону Адриатического предгорья, подобно тому как расстегивается застежка-молния.

Позади мигрирующего шарнира нисходящая нагрузка снимается, и оставшаяся кора может распрямиться и подняться, поскольку более плотный материал под ней замещается более плавучей мантией. Это вызывает растяжение. В то же время кора перед шарниром все еще прикреплена к погружающейся плите, которая тянет ее вниз, что приводит к сжатию и опусканию.

Измерения с помощью GPS подтверждают эту картину. По всей горной цепи зафиксировано ежегодное расширение примерно на 4 миллиметра, тогда как ближе к внешней границе часть этого движения компенсируется сокращением примерно на 2 миллиметра в год. Исследователи описывают это как «гармошкообразную» деформацию: горный пояс растягивается изнутри, одновременно укорачиваясь спереди.

Ранее подобную закономерность пытались объяснить отступлением погружающейся плиты, которое растягивало кору за горным фронтом. Однако около 2 миллионов лет назад основная фаза растяжения, приведшая к образованию Тирренского моря, завершилась, а сокращение вдоль Апеннинского фронта резко замедлилось. Парадоксальная деформация при этом продолжилась, что указывает на иной внутренний механизм.

Именно деламинация, по мнению авторов работы, обеспечивает недостающее объяснение. Результаты исследования дают геологам редкую возможность наблюдать латерально перемещающийся шарнир деламинации в режиме реального времени — эмпирическое подтверждение отслоения мантии и литосферы.

Ученые подчеркивают, что предложенная модель намеренно упрощена, и для понимания всей сложности процессов потребуются более детальные построения. Тем не менее полученные данные помогают объяснить динамику и сейсмичность Апеннин, а также могут служить шаблоном для изучения других зрелых зон субдукции, где отступление плит сменяется континентальной деламинацией.