Минералы-«матрёшки» раскрывают тайны динамики мантии Земли

Минералы, образовавшиеся в глубокой мантии и поднявшиеся на поверхность, дают учёным редкую возможность заглянуть в динамические процессы, происходящие в недрах Земли, и в историю её мантии. Команда под руководством экспериментального петролога Института Карнеги Инвэя Фэя и полевого геолога Пекинского университета Чэн Сю обнаружила, что редкий образец минерала мажорита сформировался на глубине не менее 235 миль (около 380 км) под поверхностью Земли. Их выводы опубликованы в журнале Science Advances.

Мажорит — это разновидность граната, образующаяся только на глубинах более 100 миль. Удивительно, что образец, найденный в Северном Китае, был заключён внутри обычного граната, подобно минералогической матрёшке. Он был вынесен на поверхность в составе ксенолита эклогита в пределах Северо-Китайского кратона, одного из древнейших кратонных блоков в мире. Более того, мажорит оказался обогащён трёхвалентным железом — окисленной формой железа, что крайне необычно для этого минерала.

Для определения точной глубины его образования постдок Института Карнеги Ренбяо Тао провёл эксперименты при высоком давлении, имитирующие условия формирования природного мажорита. Команда установила, что он зародился на глубине около 250 миль (400 км) — в основании астеносферы, мягкой части верхней мантии, которая движет тектоническими плитами.

Выживание высокобарического мажорита при транспортировке с такой глубины — большая редкость. Странность добавляет и тот факт, что позже он был заключён в гранат, сформировавшийся на гораздо меньшей глубине — около 125 миль (200 км). Существование этого образца-«матрёшки» требует объяснения двумя отдельными геологическими событиями, создавшими своеобразную капсулу времени для изучения глубокой истории Земли.

"Этот двухстадийный процесс формирования даёт нам важные подсказки об эволюционной стадии мантии в момент первоначального образования мажорита", — пояснил Фэй.

Местоположение и глубина происхождения образца указывают, что это реликт конца эпохи сборки суперконтинента Колумбия, имевшей место около 1,8 миллиарда лет назад. Формирование этого суперконтинента привело к образованию горных хребтов, сохранившихся до наших дней.