Ученые смоделировали поведение глубоко погруженных карбонатитов в мантии Земли и выяснили, от чего оно зависит. С результатами экспериментов можно ознакомиться на страницах журнала Science Advances.
Как оказалось, окислительно-восстановительные реакции с углеродом в глубинных слоях мантии в значительной степени влияет на формирование сублитосферных алмазов и играет роль в долгосрочной эволюции кратонов — древних стабильных частей континентальной литосферы.
Исследователи провели эксперименты при высоком давлении, имитируя условия на глубинах от 250 до 660 километров, чтобы изучить, как карбонатитные расплавы, образованные из субдуцированных плит, взаимодействуют с содержащими металлическое железо мантийными породами. Результаты показали, что в более прохладных «неплюмовых» средах мантии карбонатит подвергается постепенному восстановлению, что приводит к образованию неподвижных алмазов, стабилизирующих кратон. В более горячих условиях мантийных плюмов, напротив, карбонатитные расплавы окисляют окружающую мантию, что ослабляет литосферу и может спровоцировать ее расслоение, подъем поверхности и масштабную вулканическую активность.
«Окислительно-восстановительное состояние глубокой мантии служит ключевым фактором, определяющим, как летучие вещества, например углерод, циркулируют между поверхностью Земли и ее недрами. Наши эксперименты показывают, что судьба субдуцированного углерода сильно зависит от температуры мантии и окислительно-восстановительных условий, влияя на эволюцию континентов в геологических масштабах времени», — пояснил профессор Юй Ван из Гуанчжоуского института геохимии Китайской академии наук.
Сравнив состав минералов, образовавшихся в экспериментах, с природными включениями в алмазах из кратонов Африки и Южной Америки, исследователи обнаружили четкие доказательства того, что разные мантийные среды создают различные окислительно-восстановительные сигнатуры. Эти отличия напрямую определяют, превратится ли погруженный углерод в стабильные алмазы или внесет вклад в дестабилизацию литосферы.
Исследование не только углубляет понимание хранения и перемещения углерода в недрах Земли, поможет для интерпретации возраста образования алмазов и прогнозировании стабильности кратонов в ответ на будущие тектонические события.
Стало известно, как алмазы попадают на поверхность Земли
В Китае из графита создали алмаз, который в несколько раз прочнее природного