Геологическая история, записанная в гранатовом песке
На пляже удаленного острова в восточной части Папуа — Новой Гвинеи гранатовый песок раскрывает важное геологическое открытие. Подобно посланиям в бутылке, перенесенным через океаны, отложения, образовавшиеся в результате эрозии горных пород, несут информацию из другого времени и места. В данном случае зерна гранатового песка рассказывают историю путешествия с поверхности на большую глубину в недра Земли (120 км) и последующего возвращения на поверхность, прежде чем оказаться на пляже в виде песчинок. В ходе этого геологического путешествия тип породы менялся: одни минералы преобразовывались, а другие материалы включались (захватывались) в новообразованные гранаты. Эта история сохранилась в составе гранатов, а также в их микровключениях: твердых (например, очень редких минералов, таких как коэсит — высокобарическая форма кварца), жидких (например, вода) и газообразных (например, CO2~).
Международная группа исследователей во главе с Сюзанной Болдуин из Сиракузского университета опубликовала эти результаты в престижном журнале Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS). Изучив состав песка, ученые выявили путь рециклинга пород с поверхности вглубь верхней мантии и обратно в результате тектонических и осадочных процессов. Состав песка также показывает скорость этого процесса: в данном случае полный цикл занял менее ~10 миллионов лет. Для подобных геологических процессов это исключительно короткий срок.
Это единственное известное место на Земле, где активный эксумация (подъем) высоко- и сверхвысокобарических метаморфических пород происходит в том же цикле, который их и сформировал. Исследование показало, как микровключения в гранатовом песке можно использовать для изучения процессов рециклинга пород в активных зонах границ литосферных плит. В таких зонах, как изученная в восточной Папуа — Новой Гвинее, одна плита поддвигается под другую (субдукция), погружая породы на большую глубину. Со временем силы на границах плит могут измениться, и породы могут быть быстро вынесены к поверхности в результате литосферной деформации. Включения в гранатах сохраняют запись этой субдукции и быстрой эксумации, связывая процессы в верхней мантии и на поверхности. Применение этого подхода к современным осадкам и осадочным породам позволяет раскрыть темпы рециклинга пород на протяжении всей истории Земли.