Секреты граната раскрывают источник воды, питающей мощные вулканы и землетрясения

Метаморфический петролог Фрэнк Спир из Политехнического института Ренсселера, возможно, решил давнюю геологическую загадку. Применив новую спектроскопическую технику к гранатам, содержащим включения кварца, он обнаружил, что общепринятые термодинамические уравнения, описывающие высвобождение воды из минералов в зонах субдукции, не учитывают ключевой параметр — энергию активации, или «перешагивание» (overstepping). Это дополнительная энергия, необходимая для начала процесса разложения водосодержащих минералов.

Это открытие важно, так как объясняет источник воды, которая смазывает разломы, вызывая мощные землетрясения, и понижает температуру плавления пород, питая вулканы в таких зонах, как «Огненное кольцо» Тихого океана. Ранее уравнения предсказывали высвобождение воды на слишком малой глубине, не совпадающей с реальными очагами катастроф. Учет «перешагивания» смещает прогнозируемую глубину к реальным эпицентрам землетрясений и вулканизма.

«Идея «перешагивания» — это огромный сдвиг парадигмы», — заявил Спир, профессор и глава департамента наук о Земле и окружающей среде. Анализ кварцевых включений в гранатах с острова Сифнос (Греция) методом Рамановской спектроскопии показал, что гранат кристаллизовался при значительном «перешагивании» (на 50–70 °C выше равновесной температуры) и на гораздо большей глубине, чем предсказывали расчеты, — как раз в области зарождения землетрясений и вулканов. Новый трехлетний грант NSF на $419,247 позволит проверить, является ли это открытие универсальным, на 10–20 образцах из пяти локаций.