Фрагмент Пангеи 200 миллионов лет скрывался под восточными штатами США. Его нашли только сейчас
Под восточной частью Соединённых Штатов, на глубине от поверхности до нескольких сотен метров, залегает гигантская плита вулканической породы толщиной 200 километров. Она простирается от побережья Мэна до Джорджии, проходит под Бостоном, Нью-Йорком, Филадельфией, Балтимором, Вашингтоном, Шарлоттой и Атлантой. Ни один сейсмический прибор за 200 миллионов лет не зарегистрировал её присутствия.
Геофизики называют эту структуру Пьемонтским резистором. Это фрагмент Пангеи — древнего суперконтинента, объединявшего все массивы суши Земли. Плита сформировалась во время катастрофических извержений, когда Северная Америка оторвалась от Африки и Европы, разрыв создал Атлантический океан, а вулканическая кора, не ушедшая на дно, осталась припаянной к Североамериканской плите. Сверху её на десятки метров накрыли горные отложения. Похоронили. И забыли на 200 миллионов лет.
Чтобы обнаружить плиту, потребовалось 18 лет и 1800 сенсорных станций. Проект USMTArray работал с 2006 по 2024 год. Станции располагались на расстоянии 70 километров друг от друга по всей территории смежных штатов. Каждая представляла собой пары электродов, закопанных на 50 метров в форме буквы «X», улавливающих горизонтальные электрические токи, и магнитометр, записывающий магнитное поле. Приборы не посылали сигналы в землю. Они пассивно записывали токи, которые Земля генерирует сама под воздействием солнечного ветра и колебаний верхних слоёв атмосферы. Скорость прохождения этих токов зависит от породы. Влажная, богатая графитом или сульфидными минералами порода проводит электричество легко. Холодная сухая застывшая лава — нет. Измеряя соотношение электрического и магнитного полей на поверхности, учёные вычислили электропроводность коры на разных глубинах и построили трёхмерную карту. Сейсмические методы, основанные на плотности пород, не заметили резистора — разница в плотности между ним и окружающим материалом оказалась слишком мала.
Пьемонтский резистор имеет толщину 200 километров и простирается примерно на 1500 километров вдоль фронта Аппалачей. Его холодная сухая вулканическая порода почти полностью сопротивляется электрическому току. Он расположен вдоль одного из самых значительных тектонических швов — границы, где стабильный кратон Северной Америки заканчивается и начинаются наращенные вулканические террейны восточной окраины.
Данные магнитотеллурического зондирования показали, что восточная половина Северной Америки геологически гораздо более фрагментирована, чем устойчивые древние породы центральных районов. Центральная часть континента построена из старых холодных когерентных блоков коры, некоторым из которых более 2 миллиардов лет. Восточная окраина собрана иначе — из вулканических островных дуг, фрагментов океанского дна и континентальных осколков. Пьемонтский резистор — один из таких наращенных фрагментов.
У этого открытия есть прямое практическое следствие. Пьемонтский резистор влияет на безопасность электросетей во время геомагнитных бурь. Высокое сопротивление породы выталкивает индуцированные солнечными бурями токи вверх, в более мелкие слои коры, концентрируя их у поверхности, ближе к инфраструктуре, вместо того чтобы рассеивать на глубине. По оценке соавтора исследования Анны Кельберт, такие геологические условия могут повышать риск от геомагнитных бурь в пострадавших регионах в тысячу раз.
Вопрос, который остаётся за рамками исследования: если плита такого размера и масштаба оставалась незамеченной два столетия, потому что учёные смотрели не тем инструментом, сколько ещё подобных структур скрывается под континентами, ожидая, когда кто-то догадается измерить не плотность, а электропроводность? И что произойдёт с электросетями восточного побережья во время следующей крупной геомагнитной бури, когда токи, вместо того чтобы уйти вглубь, ударят прямо в трансформаторы?
