Геологи выяснили, что в процессе взаимодействия древнейших на Земле блоков континентальной коры участвовали нагретые выше точки кипения жидкости, богатые углекислым газом. Выяснить это позволил тщательный анализ графита и микроскопических включений газов в кварце. Лучшее понимание того, как сформировались эти породы, может помочь предсказать механизмы зарождения рудных полезных ископаемых рядом с ними и на участках, появившихся в похожих условиях. Исследование поддержано грантом Российского научного фонда (РНФ), его результаты опубликованы в журнале Gondwana Research. 

Участки древнейшей на Земле континентальной коры, кратоны (от греческого κράτος — «сила, крепость»), сохранились лишь в нескольких местах на нашей планете. Например, самые древние кратоны — Каапвааль в ЮАР и Пилбара в Австралии, по предположениям ученых, около трех миллиардов лет назад составляли первый суперконтинент, Ваальбару (его название произошло как раз от слов Каапвааль и Пилбара).

Под действием тепла от мантии Земли — порядка 750-1000 °С — породы из основания кратонов преобразовались в так называемые гранулиты, которые как бы опоясывают эти участки древней коры. Кварц, полевой шпат, гранат, пироксен и другие минералы, из которых состоят эти горные породы, придают гранулитам зернистую структуру, благодаря которой они и получила свое название. Геологи не выяснили до конца, что заставляет эти породы подниматься к поверхности. Самые древние из гранулитовых поясов сформировались в архее (три миллиарда лет назад), они лишь на несколько сотен миллионов лет моложе жизни на Земле. Возраст самых молодых гранулитов — полмиллиарда лет.

Рядом с кратоном Каапвааль тоже есть свой древний (2,7 миллиардов лет) гранулитовый пояс. Он расположен на границах ЮАР, Зимбабве и Ботсваны вблизи реки Лимпопо. Это своеобразная природная лаборатория для изучения взаимоотношений древнейших структур континентальной коры, поэтому именно этим гранулитовым поясом и заинтересовались ученые.

«Впервые получены веские основания полагать, что гранитные магмы в неоархейском гранулитовом комплексе Лимпопо (ЮАР) возникали в ходе тектонического взаимодействия этого комплекса с породами кратона Каапвааль при подъеме комплекса из нижней континентальной коры», — рассказывает о своей работе соавтор статьи Олег Сафонов из МГУ имени М. В. Ломоносова.

Согласно одной из моделей, важную роль в образовании гранулитов играют флюиды (жидкости, нагретые до надкритических температур), обогащенные CO2. Установить, работает ли эта модель, может помочь графит, присутствующий в метаморфических породах. Обычно графит образуется при переработке органических остатков или разложении карбонатов (солей угольной кислоты с остатком CO32-), но, поскольку гранулиты образуются на значительной глубине, никаких органических остатков там нет, и механизм формирования другой. Графит образуется в результате взаимодействия гранулитов с мантийными потоками (флюидами), обогащенными CO2, поэтому присутствие графита в гранулитах обычно считают аргументом в пользу вышеупомянутой модели. Его формирование зависит от давления, температуры и других условий, поэтому, изучая графит, можно получить информацию о них.

Геологи проанализировали найденные в гранитных породах гранулитового пояса Лимпопо образцы графита и флюидные включения в кварце — летучие компоненты, законсервированные в мельчайших пустотах минерала в ходе роста кристаллов. Анализ подтвердил, что флюиды с высоким содержанием CO2 принимали участие в формировании этих пород. Изотопный состав углерода также согласуется с моделью участия внешних глубинных флюидов. Сравнив полученные данные с изотопным составом углерода пород древних кратонов, исследователи пришли к выводу, что флюиды проникали в комплекс Лимпопо именно из мантии в ходе его столкновения с кратоном Каапвааль.

Хотя это исследование пород гранулитового пояса Лимпопо было фундаментальным, знание о процессах их формирования может найти применение в поиске полезных ископаемых. «Породы древних кратонов являются источниками большого объема различных рудных компонентов, — поясняет Сафонов. — Магмы и флюиды, возникающие при их преобразованиях, являются переносчиками этих полезных компонентов». Более того, данные об образовании гранулитового комплекса в ЮАР актуальны и для России. Ученые планируют сравнить их условия с данными о формировании гранулитов Лапландского пояса, который контактирует с Карельским кратоном и кратоном Инари на границе России и Финляндии.


Похожие новости

  • 01/10/2018

    За 30 лет тундры стали выше

    ​Сотрудник МГУ имени М.В. Ломоносова в составе крупной международной коллаборации учёных в течение более 30 лет собирал данные о температуре и влажности почвы в тундровых экосистемах высокогорий Северо-Западного Кавказа и анализировал функциональные признаки растений.
    186
  • 23/01/2019

    Ученые назвали самые уязвимые города Сибири для стихийных бедствий

    Иркутск, Новокузнецк и Кемерово оказались самыми небезопасными городами с точки зрения их уязвимости перед ударами грязевых лавин и других стихийных бедствий. Об этом пишет географ из МГУ в журнале ICS: Earth and Environmental Science.
    550
  • 10/09/2018

    Определен ключевой фактор разнообразия водной фауны Шпицбергена

    ​Сотрудники кафедры гидробиологии биологического факультета МГУ имени М.В.Ломоносова совместно с коллегами из Дании и Норвегии проанализировали фауну и сообщества беспозвоночных животных в озерах Шпицбергена.
    244
  • 27/06/2018

    Ученые из МГУ раскрыли секреты древнего климата России

    ​Климатические условия в центральной части России были крайне нестабильными и переменчивыми в последние четыре тысячи лет, что может объяснять богатство истории нашей страны, заявляют ученые в статье, опубликованной в журнале Quaternary International (проект реализуется в рамках гранта РНФ — прим.
    432
  • 03/01/2019

    Обнаружены особенности образования соединений, мешающих добыче нефти и газа

    ​​Ученые из Института неорганической химии имени А.В. Николаева Сибирского отделения Российской академии наук (ИНХ СО РАН) исследовали реакцию образования кристаллических соединений воды и газа (газовых гидратов) с метастабильной (неустойчивой) структурой.
    438
  • 16/08/2017

    Российские ученые установили, как изменения климата влияют на наводнения

    ​Ученые МГУ имени М.В.Ломоносова в составе международного коллектива установили, как изменения климата влияют на наводнения в западной части Евразии: в странах Европы и на европейской части России.
    951
  • 29/12/2018

    Российские ученые рассмотрели новый сценарий эволюции барионной асимметрии Вселенной

    ​Ученые из Новосибирского государственного университета и Института теоретической и экспериментальной физики Национального исследовательского центра «Курчатовский институт» рассмотрели новый сценарий эволюции барионной асимметрии Вселенной — ситуации, при которой в ней много больше вещества, чем антивещества.
    566
  • 29/12/2017

    Ученые разработали алгоритм для ДНК-оригами

    Международный коллектив российских и американских ученых предложил алгоритм компьютерного моделирования сложенных из ДНК трехмерных конструкций. Такие нанороботы могут использоваться в электронике и медицине, например, для доставки лекарств.
    646
  • 08/12/2017

    Ученые ИРНИТУ представили новые методы геологоразведки при поиске урана на конгрессе в Москве

    ​Сотрудники ИРНИТУ Александр Паршин и Юрий Давыденко выступили на площадке Четвертого международного симпозиума "Уран: геология, ресурсы, производство", который состоялся 28-30 ноября во Всероссийском научно-исследовательском институте минерального сырья им.
    812
  • 02/04/2018

    Доказана способность сильно расходящегося лазерного излучения самофокусироваться в воде

    Российские физики экспериментально доказали способность сильно расходящегося лазерного излучения самофокусироваться в воде. Этот эффект можно использовать для создания перестраиваемых высокоэффективных источников лазерного излучения высокой пиковой мощности, что может быть востребовано при лечении заболеваний глаз.
    401