Алмаз из мантии Земли раскрывает богатую водой среду
Алмазы, недавно извлеченные из шахт в Ботсване, предоставили ценную информацию о внутреннем строении нашей планеты. Их многочисленные включения указывают на то, что они образовались на глубине около 660 км под поверхностью в переходной зоне между верхней и нижней мантией, причем окружающая среда была особенно богата водой. Ученые не ожидали найти воду на такой глубине.
Более 70% нашей планеты покрыто водой. Однако земная кора состоит из тектонических плит, как океанических, так и континентальных, которые движутся и сталкиваются друг с другом. Во время этих столкновений вода просачивается в мантию Земли и, в отличие от поверхностного круговорота воды, участвует в процессе, известном как «глубокий круговорот воды». Глубоко в недрах Земли вода поглощается различными минералами и в конечном итоге поднимается на поверхность в результате вулканической активности.
Минералы в верхней мантии содержат воду, которую, как считали ученые, невозможно найти в глубинах. Однако недавно исследователи обнаружили алмазы, содержащие некоторые включения, которые образовались в присутствии воды, возможно, в результате «разрыва на 660 км». Это открытие может поставить под сомнение наше понимание глубоководных циклов и, следовательно, тектоники плит.
Большинство алмазов образуется на глубине 150-200 км под поверхностью Земли. Лишь немногие из них образуются в результате более глубоких процессов. Чинтинг Нг, физик из Американского института геммологии, недавно изучил один из таких редких алмазов, тип IAB, из шахты Карова в Ботсване. Этот алмаз имеет более 12 минеральных включений.
Используя неинвазивные методы (микро — римановскую спектроскопию и дифракцию рентгеновских лучей), команда исследовала эти различные включения и определила их свойства. Они идентифицировали кольца, которые являются полиморфами магния — енола (Mg, Fe)2Sio4, который образуется из оливина при очень высоких температурах и давлениях. Кольцевые включения обычно встречаются в переходной зоне между верхней и нижней мантией между 410 и 660 км ниже поверхности.
Читайте также: Земля смогла поддерживать жизнь благодаря особым горным породам, которые сейчас исчезли
Возникновение жизни на Земле — это, пожалуй, одно из самых необычных событий, которые когда-либо знала Вселенная. На этой каменистой, огненной массе,..
Вокруг этого рингвутерита исследователи обнаружили ферроэнероклаз (формула (Mg, Fe)o считается одним из основных компонентов нижней мантии Земли) и энстатит (силикат магния). Под давлением переходной зоны рингвоутерит распадается на различные минералы, называемые феперазой и бриджманитом. Из-за более низкого давления и близости к поверхности бриджманит превращается в энстатит пламени. Поэтому одновременное присутствие этих различных видов внутри алмаза говорит о том, что алмаз образовался на глубине, прежде чем подняться в кору.
Что еще более важно, рингвуд, как и другие минералы в этом алмазе, проявляет свойства гидрогенизации. Это говорит о том, что среда, в которой образовался алмаз, была гораздо более влажной. Литология включений указывает на то, что кольчуга (~MG1. 84FE0. 15SIO4), растворенное в бриджемините (~MG0. 93FE0. 07SIO3) и ферроэнкаре (~MG0. 84FE0. 16O) в водонасыщенной среде площадью 660 км2. Пробел», — пишут исследователи в журнале Nature Geoscience.
Открытие, проливающее свет на некоторые сейсмические и вулканические явления
Это не первый случай обнаружения следов воды в переходной мантийной зоне: в 2018 году исследователи сообщили об обнаружении воды под высоким давлением, называемой ice vii, в алмазах на глубине 410-660 км. Однако сочетание материалов, обнаруженных в этом алмазе Ботвански, действительно уникально, отмечают исследователи.
Данные, представленные в 2018 году, не позволяли оценить количество воды, хранящейся на этих глубинах. Предполагалось, что обогащение водой также может быть связано с наличием небольших локальных водных карманов. Однако работа ГУ и его коллег дополнительно подтверждает идею о том, что они присутствуют в основной водной среде. «По крайней мере, в переходной зоне, в пределах нижней мантии», — говорят они.
В переходной зоне сейсмические волны загадочным образом меняют скорость». Фосфаты удерживают больше воды, чем ферроперидис лазас или кератит, поэтому если на этой границе произойдет изменение, минерал, вероятно, высвободит большое количество воды. Это потенциальное высвобождение воды может объяснить, почему сейсмические волны распространяются по-разному в этой области.
Кроме того, вода, захваченная в минералах, вероятно, играет определенную роль на уровне вязкости мантии и внутренних динамических процессов. В частности, присутствие воды способствует образованию магматических петель и влияет на взрывную силу вулканических извержений.
Открытия, сделанные ГУ и его заказом, говорят о том, что наполнение глубин Земли водой может легко превышать количество воды на поверхности. Откуда взялась эта вода, до сих пор неизвестно. Появилась ли она здесь в результате процессов субдукции или присутствовала с момента образования Земли? Чтобы получить дополнительную информацию, исследователям необходимо проанализировать микроэлементы, присутствующие на
