Алмаз с глубины 660 километров показал богатую водой среду

301

Глубоко под поверхностью нашего мира происходят загадочные процессы. Время от времени Земля отдает ключи к разгадке их природы: крошечные хтонические алмазы. Из этих крошечных фрагментов можно почерпнуть информацию о недрах нашей планеты.

Алмаз, недавно обнаруженный в алмазной шахте в Ботсване, как раз такой камень. Он испещрен дефектами, содержащими следы рингвудита, ферропериклаз, энстатита и других минералов, которые позволяют предположить, что алмаз образовался на глубине 660 километров под поверхностью Земли.

Более того, дефекты предполагают, что среда, в которой они образовались, — раздел между верхней и нижней мантией, называемый 660-километровым разрывом (или, проще говоря, переходной зоной), — богата водой.

«Присутствие рингвудита вместе с водными фазами указывает на влажную среду на этой границе», — говорят ученые.

Большая часть поверхности Земли покрыта океаном. Тем не менее, учитывая тысячи километров между поверхностью и ядром планеты, самая глубокая океанская впадина покажется мелкой лужей.

Земная кора — это потрескавшаяся и фрагментированная структура с отдельными тектоническими плитами, которые сталкиваются друг с другом и проскальзывают под краями друг друга. В этих зонах субдукции вода просачивается глубже в планету, достигая нижней мантии.

Со временем она возвращается на поверхность в результате вулканической активности. Этот цикл выплескивания и извержения известен как глубинный круговорот воды, он отделен от круговорота воды, активного на поверхности. Знание того, как это работает и сколько там воды, также важно для понимания геологической активности нашей планеты. Присутствие воды может влиять, например, на взрывоопасность извержения вулкана и играть роль в сейсмической активности.

Однако, поскольку мы не можем спуститься в мантию, ученые должны ждать доказательств того, что вода придет к нам, как это происходит в форме алмазов, которые образуют кристаллические решетки в условиях высокой температуры и давления.

Ученые недавно подробно изучили именно такой драгоценный камень, обнаружив 12 минеральных включений. Используя микрорамановскую спектроскопию и рентгеновскую дифракцию, они исследовали эти включения, чтобы определить их природу.

Среди включений ученые обнаружили комплекс рингвудита (силикат магния) в контакте с ферропериклазом (оксид магния/железа) и энстатит (еще один силикат магния с другим составом).

При высоких давлениях в переходной зоне рингвудит разлагается на ферропериклаз, а также на другой минерал, называемый бриджманитом. При более низких давлениях ближе к поверхности бриджманит становится энстатитом. Их присутствие в алмазе рассказывает историю о путешествии, указывая на то, что камень сформировался на глубине, прежде чем вернуться к земной коре.

Рингвудит, в частности, имел особенности, указывающие на то, что он водный по своей природе — минерал, который образуется в присутствии воды. Между тем, другие минералы, обнаруженные в алмазе, такие как брусит, также содержали воду. Эти подсказки предполагают, что среда, в которой образовался алмаз, была очень влажной.

Доказательства наличия воды в переходной зоне были обнаружены и раньше, но их было недостаточно, чтобы оценить, сколько воды там внизу. Было ли это случайным попаданием из небольшого локализованного кармана воды, или там внизу много воды?

«Хотя образование алмазов в верхней мантии часто связано с присутствием флюидов, сверхглубокие алмазы с подобными регрессивными минеральными ассоциациями редко наблюдались вместе с водосодержащими минералами», — пишут ученые в своей статье.

«Несмотря на то, что локальное обогащение H2O было предложено для переходной зоны мантии на основе предыдущего открытия рингвудита, описанный здесь рингвудит с водными фазами — представитель водной перидотитовой среды на границе переходной зоны — указывает на более широко гидратированную переходную зону вниз и пересечение 660-километрового разрыва».

Предыдущие исследования показали, что Земля поглощает гораздо больше воды, чем думали ранее. Новая работа может, наконец, дать ответ на вопрос, куда она уходит.

Исследование было опубликовано в Nature Geoscience.

Смотрите также:
Подписаться
Уведомление о
0 Комментарий
Встроенные отзывы
Посмотреть все комментарии