Земля може припинити створювати алмази та континенти: як це можливо

У новому дослідженні вчені виявили, що глибинні переміщення вуглецю в надрах планети можуть спричинити значні зміни в окисно-відновних станах мантії Землі. Цей процес важливий для формування континенту та алмазів.

Про це йдеться в дослідженні, опублікованому в журналі Science Advances, пише PHYS.org.

У новому дослідженні вчені з Інституту геохімії Гуанчжоу Китайської академії наук спільно з міжнародними колегами виявили, що глибоко субдуковані карбонати можуть спричиняти значні зміни в окисно-відновних станах мантії Землі. Найцікавіше те, що саме цей процес впливає на утворення підлітосферних алмазів і відіграє важливу роль у довгостроковій еволюції кратонів — давніх стабільних частин континентальної літосфери.

Модель надр Землі

Команда провела експерименти під високим тиском, змоделювавши глибини від 250 до 660 кілометрів. Це дало змогу вивчити, як розплави карбонатиту, отримані з субдукованих плит, взаємодіють з металевими залізовмісними мантійними породами, що містять залізо.

Результати вказують на те, що в більш прохолодних умовах мантії розплави карбонатиту піддаються поступовому відновленню — це призводить до утворення нерухомих алмазів, які допомагають стабілізувати кратон. Водночас у гарячіших умовах, під впливом плюму, розплави карбонатиту мають тенденцію окислювати навколишню мантію — це послаблює літосферу і може спричинити низку реакцій, а саме:

• розшарування літосфери;
• підйом поверхні;
• поширену вулканічну активність.

Глибинні переміщення вуглецю

За словами співавтора дослідження, професора Юй Вана, окислювально-відновний стан глибинної мантії є критичним фактором, що контролює, як леткі речовини, такі як вуглець, циркулюють між поверхнею Землі та її надрами.

По суті, експеримент учених показав, що доля субдукованого вуглецю сильно залежить від температури мантії та окисно-відновних умов, формуючи еволюцію континенту протягом геологічного часу.

Вчені також порівняли склад мінералів, що утворилися під час експериментів, з включеннями природних алмазів із кратонів в Африці та Південній Америці. Команда виявила чіткі докази того, що різні мантійні середовища продукують чітко різні окислювально-відновні сигнатури. Професор Ван тепер стверджує, що зміни безпосередньо визначають, чи утворює субдукований вуглець стабільні алмази, чи сприяє дестабілізації літосфери.

Результати нового дослідження не тільки розширюють наші знання про глибоке зберігання і переміщення вуглецю в надрах планети, а також має значення для інтерпретації віку утворення алмазів і прогнозування стабільності кратонів у відповідь на майбутні тектонічні події.