ТАСС, 15 октября. Ученые выяснили механизм, который объясняет, почему у древнейших участков континентов есть своеобразные "корни" – гигантские выступы из пород, уходящие на сотни километров в глубины мантии Земли. Результаты исследования опубликовал научный журнал Nature, кратко об этом пишет пресс-служба МГУ им. Ломоносова.
"Наша компьютерная модель воспроизводит особенности формирования древней коры и мантии. Оказалось, что процесс погружения коры в мантию в тот период сильно отличался от современного. В то время в нем участвовала верхняя мантия другого химического состава, очень легкая. Из-за этого она не уходила целиком на глубину, а затекала гигантскими "языками" под континент. Впоследствии она застывала там, формируя "корни", – пояснил один из авторов исследования, профессор МГУ Алексей Перчук.
Недра Земли состоят из нескольких слоев – твердой земной коры, полужидкой мантии и расплавленного металлического ядра. Кора разделена на несколько огромных фрагментов – тектонических плит, которые медленно "плавают" по поверхности мантии и сталкиваются друг с другом, погружаясь в глубинные слои Земли. В результате этих процессов рождаются и исчезают континенты, горные хребты и другие крупние неровности рельефа.
Некоторые участки тектонических плит, которые геологи называют кратонами, существуют уже несколько сотен миллионов или даже миллиарды лет. Как правило, кратоны находятся в центральной части континентов и отличаются необычным геологическим устройством, в том числе своеобразными "корнями" в мантии.
"Корнями континентов" ученые называют необычные образования в мантии, которые простираются на сотни километров. Как правило, они холоднее и легче, чем окружающая их мантия. При этом у них другой геохимический состав. Особенно эти "корни" интересны тем, что внутри них сосредоточены почти все запасы алмазов Земли.
Существование этих корней объясняют с помощью двух основных теорий. Сторонники первой из них связывают "корни" с так называемыми плюмами – быстрыми и очень горячими потоками расплавленной материи, которая поднимается от ядра Земли к ее поверхности. Их оппоненты считают, что эти структуры формируются в результате обратного процесса – погружения океанических плит в недра мантии и накопления их фрагментов под подошвами кратонов.
Геологическая история Земли
В новом исследовании геологи попытались выяснить, какая из этих идей ближе к истине. С помощью российского суперкомпьютера "Ломоносов" и двух его швейцарских аналогов исследователи просчитали, как происходил процесс погружения коры в недра Земли в далеком прошлом.
Расчеты показали, что процесс формирования "корней континентов" действительно мог быть связан с океанической земной корой, однако совсем не так, как это предполагали авторы второй теории. Как выяснили ученые, морская кора могла служить спусковым механизмом для роста корней из материи мантии, а не источником "стройматериалов" для этих структур.
Ученые объясняют, что в современных условиях тяжелая верхняя мантия вместе с океанической земной корой погружается под континент и уходит на глубину в сотни и тысячи километров. В далеком прошлом это было не так – породы мантии были значительно легче, из-за чего ее материя не уходила на глубину целиком, а частично "затекала" под континент.
В результате под континентом образовывалась стабильная слоистая структура, которая не участвовала в круговороте пород между корой и глубинными слоями Земли вместе с остальной мантией. Она оставалась на месте в течение нескольких миллиардов лет, где остывала и затвердевала, образуя "корни континентов".
Профессор Перчук отмечает, что один из его коллег, профессор Гриффин из Университета Маккуори, уже получил геологические подтверждения этой теории. Изучая состав пород в алмазоносных кимберлитовых трубках, он еще в начале века обнаружил намеки на то, что на глубине в 100-200 км мантия имеет примерно такой же состав и слоистую структуру, которые предсказывают расчеты его российских коллег.
Подобный механизм образования "корней континентов", по словам геологов, также хорошо объясняет, почему внутри них образуются алмазы. Дальнейшее изучение таких структур, как надеются исследователи, позволит им лучше понимать процесс их рождения и поможет точнее оценивать запасы этих драгоценных камней.