Альпийская порода раскрывает динамику движения плит в недрах Земли

Геологи из Университета Гёте во Франкфурте, а также университетов Гейдельберга и Ренна (Франция) проанализировали белые сланцы из массива Дора-Майра в Западных Альпах (Италия) и обнаружили свидетельства чрезвычайно быстрого снижения давления при их подъёме из глубин. Это ставит под сомнение прежние представления о длительном и плавном возвращении ультравысокобарических (UHP) пород с глубины 120 километров. Результаты опубликованы в журнале Nature Communications.

Исследование фокусировалось на включениях диоксида кремния (SiO₂) в гранатах. Внутри них были идентифицированы два полиморфа: коэсит, сформировавшийся под очень высоким давлением (4.3 гигапаскаля), и кварц, образовавшийся при гораздо более низком давлении (1.1 гигапаскаля) и окруживший коэсит кольцом. Ключевым открытием стали радиальные, спицеобразные трещины в гранате вокруг этих включений, которые возникли из-за фазового перехода от коэсита к кварцу, сопровождавшегося значительным изменением объёма.

«Такие радиальные трещины могли образоваться только в том случае, если вмещающий минерал, гранат, оставался очень прочным», — объясняет Тибо Дюрц, руководитель рабочей группы геодинамического моделирования. На геологических временных масштабах это означает, что падение давления с 4.3 до 1.1 гигапаскалей должно было произойти «очень быстро» — за тысячи или сотни тысяч лет. В противном случае гранат вязко деформировался бы, компенсируя изменение объёма, а не растрескивался.

Это открытие заставляет пересмотреть прежние модели. Вероятность того, что порода медленно и непрерывно поднималась с глубины 120 километров, представляется низкой, так как такой путь занял бы гораздо больше времени. Учёные предполагают, что белый сланец находился на глубине всего 60–80 километров, а его быстрая эксгумация связана с резкими тектоническими процессами. «Можно представить, что плиты внезапно дёрнулись вверх в недрах Земли, что привело к относительно быстрому снижению давления вокруг UHP-пород», — говорит Дюрц.