Модуляция изгиба внутриморских желобов и вдольжелобной термохимической транспортации тороидальным потоком мантии

Изгиб океанических желобов на расстояниях более 1000 км наблюдается глобально, при этом вдоль-желоб наблюдаются заметные вариации термохимии мантийного клина. Однако механизмы, влияющие как на мелкую геометрию желоба, так и на состояние глубокой мантии, остаются неясными. В настоящей работе мы рассматриваем Марианский желоб в качестве представительногo примера. Наша 3D-модель успешно воспроизводит его криволинейную геометрию. Результаты моделирования дополнительно показывают, что обширное ретроградное смещение и изгиб внутриморского желоба возникают, когда входящая плита характеризуется резкими вдоль-желоб вариациями плотности в сочетании с крупным плавучим сегментом (например, Плита Каролин). В такой ситуации в мантийном клине развиваются значительные колебания динамического давления, порождающие интенсивный тороидальный поток, простирающийся более чем на 1000 км от плавучего сегмента, даже при нелинейной реологии мантии. Предсказанный моделью тороидальный поток транспортирует тёплые мантийные массы, преобразует локальную топографию, «омолаживает» мантийный клин и нагревает поверхность плиты, способствуя выделению летучих компонентов. Эти эксперименты подчёркивают роль тороидального потока как ключевого регулятора как крупномасштабного изгиба желоба, так и вдоль-желобных термохимических вариаций. В исследовании делается вывод, что кривизна Марианского желоба свыше 1000 км обусловлена вариациями плотности субдуцирующей плиты с участием плавучей Плиты Каролин, которая инициирует тороидальный поток длиной более 1000 км, изменяющий топографию, повторно нагревающий мантийный клин и вызывающий вдоль-желобные термохимические изменения.