Специалисты Института земной коры Сибирского отделения РАН в Иркутске работают над развитием новой гипотезы, объясняющей формирование Сибирских траппов. Согласно их предположениям, существенную роль в возникновении мощных вспышек вулканизма мог сыграть лед.
За последние пять лет результаты этих исследований были опубликованы в ряде авторитетных научных журналов, включая Chemical Geology, Lithos, Earth-Science Reviews, Tectonophysics, International Geology Review. Также материалы появились в специальном совместном выпуске Американского геофизического союза и Геологического общества Америки. Сибирские траппы представляют собой обширную область вулканической активности, простирающуюся от Урала до Якутска и от севера Иркутской области до побережья Северного Ледовитого океана. Около 250 миллионов лет назад здесь одновременно происходили извержения множества вулканов, что спровоцировало глобальную биосферную катастрофу и привело к массовому вымиранию организмов. По оценкам ученых, этот период не пережили 75 процентов морских и наземных видов животных и растений.
Причины аномально высокой вулканической активности Сибирских траппов до сих пор остаются предметом научных дискуссий. Традиционная точка зрения связывает это явление с мантийными плюмами: жидкое ядро планеты горячее мантии, что вызывает периодический перегрев вещества, его подъем с больших глубин и последующее плавление при приближении к поверхности. Однако руководитель центра коллективного пользования «Геодинамика и геохронология» ИЗК СО РАН, доктор геолого-минералогических наук Алексей Иванов предложил альтернативный механизм.
По мнению ученого, подобные аномальные вспышки вулканизма связаны с меньшими глубинами, в диапазоне от 410 до 660 километров. Он поясняет, что обычно вода не достигает таких глубин Земли. Но в некоторых случаях океанические плиты погружаются в мантию настолько быстро, что не успевают нагреться, и вода внутри них сохраняется в молекулярном виде, кристаллизуясь в высокобарическую модификацию льда. В зависимости от давления существует множество различных фаз льда, одной из которых является лед-VII. Эта фаза способна оставаться стабильной и не плавиться в определенных участках верхней мантии с аномально низкими температурами.
Ситуация меняется, когда плита достигает переходной зоны между верхней и нижней мантией, задерживается там и начинает нагреваться. Лед плавится, высвобождая большое количество воды, которая действует как флюс, снижая температуру плавления окружающей мантии. В результате мантия начинает плавиться без дополнительного разогрева. На поверхности Земли этот процесс проявляется в виде кратковременной, но чрезвычайно мощной вспышки вулканизма, продолжающейся от одного до двух миллионов лет.
Алексей Иванов отмечает, что разработал этот механизм самостоятельно и впервые опубликовал статью о своем исследовании в 2005 году. Позже один из рецензентов указал ему на аналогичную идею, высказанную за 30 лет до этого, но не получившую распространения. С тех пор исследователь всегда ссылается на эту пионерную работу. Ученый вспоминает, что во время его доклада в Вене в 2007 году гипотеза была воспринята критически, однако сейчас она рассматривается научным сообществом как серьезная и обоснованная модель, которая лучше описывает геологические факты, чем ранее предлагаемые механизмы, пишет издание «Наука в Сибири».