Nature: Алмазы из самых глубоких недр помогают понять, как росли суперконтиненты

Алмазы содержат свидетельства того, что мантийные породы способствовали плавучести и росту древнего суперконтинента Гондвана снизу, говорится в новом исследовании группы ученых под руководством Сюзетт Тиммерман.

Результаты их исследований, опубликованные в журнале Nature, показывают, что сверхглубокие алмазы могут служить пространственно-временным окном в процесс роста и формирования суперконтинентов.

На протяжении миллиардов лет земные материки разрывались на части и вновь скреплялись тектоникой плит, периодически образуя гигантские суперконтиненты. Этот процесс образования происходит в результате крупномасштабной конвекции мантии планеты. Однако записи этих событий плохо сохранились, поскольку океаническая кора молода и постоянно погружается под поверхность планеты в результате процесса, называемого субдукцией, а континентальная кора дает лишь ограниченное представление о глубинных процессах Земли.

Удивительно, но исследовательская группа смогла показать, что сверхглубокие алмазы, образовавшиеся на глубине от 300 до 700 км под поверхностью Земли, могут рассказать о том, как происходило накопление материала в основании некогда могущественного суперконтинента.

Эти алмазы позволяют нам увидеть, как глубинные тектонические процессы связаны с циклом суперконтинентов, — сказал Шири.

Считается, что суперконтинент Гондвана сформировался между 800 и 550 млн. лет назад в неопротерозойское время. Начавшись на месте современного Южного полюса, он включил в себя земли, на которых сегодня расположены Южная Америка, Африка, Ближний Восток, Индия и Австралия.

Выяснив геологические процессы, способствовавшие росту Гондваны, ученые смогут лучше понять силы, формировавшие историю Земли и феномен стабильности континентов, что, конечно же, является основополагающим фактором для успешного развития жизни на нашей планете, — добавил Уолтер.

На глубине от 40 до 250 км под поверхностью Земли находятся геологические образования, называемые мантийными килями, которые служат основой континентальной коры. Материал, образующий эти кили, сгустился, стабилизировался и охладился под континентальными блоками, образовав прочные, плавучие структуры, способные противостоять неустанным разрушительным силам тектонической активности Земли.

Остатки мантийных пород, способствовавших формированию киля, можно обнаружить в крошечных силикатных и сульфидных включениях, скрытых внутри этих сверхглубоких алмазов. Эти включения, обычно являющиеся дефектами обычных драгоценных алмазов, — лучшие друзья геологов. Они были идентифицированы, выделены, изучены кристаллографически, а затем радиометрически датированы для определения их геологического возраста.

Эта работа проводилась исследователями из Университета Альберты и Научного института Карнеги, а также группами специалистов по алмазам из Врийского университета Амстердама, Бристольского университета и Университета Падуи. Для этого потребовалось выполнить множество этапов, в том числе несколько раз перевезти алмазы по всему миру, и использовать самые точные масс-спектрометры и рентгеновские дифрактометры.

Изучение столь редких образцов с помощью различных методов измерения потребовало большой совместной работы. Но еще более примечательно то, как тщательный анализ таких ничтожных количеств материала может пролить свет на эволюцию крупнейших континентальных массивов Земли, — пояснил Тиммерман.

«Возраст этих включений позволяет судить о том, когда плавучая мантия была добавлена к Гондване снизу, что послужило основой, фундаментом и ростом суперконтинента, — добавил Шири.

Затем, около 120 млн. лет назад, суперконтинент, который когда-то поддерживали породы, содержавшие эти алмазы, начал разрушаться, и в конце концов, 30 млн лет спустя — около 90 млн. лет назад — алмазы и заключенные в них включения были вынесены на поверхность Земли в результате сильных вулканических извержений алмазоносной кимберлитовой магмы.

Теперь, объединив результаты лабораторного анализа с существующими моделями тектонических движений и миграции континентов, исследователи могут использовать эти удивительно хорошо перемещаемые алмазы для понимания того, как материал сваривает континентальные фрагменты снизу, стабилизируя такую сверхбольшую континентальную сушу.

23.10.2023