Геологи выявили прослойку мантии, мешающую циркуляции пород в недрах Земли

Европейские и китайские геологи установили, что скорость движения литосферных плит, погружающихся в недра Земли, резко снижается на глубине 800-1200 километров из-за наличия в центре слоя особо крупных зерен минерал бриджманит в мантии. Их наличие объясняет многие странности в круговороте вещества в литосфере планеты. Новая статья, как сообщает ТАСС, была опубликована в журнале Nature.

«Мы обнаружили, что в верхних слоях нижней мантии находится слой особо крупных зерен бриджманита, образовавшихся в самые ранние эпохи существования планеты. Благодаря высокой вязкости они не смешиваются с окружающей породой и остаются на месте. При этом образовался своеобразный бриджманитовый барьер, заставляющий поток расплавленной породы проходить через мелкие и неустойчивые проходы между скоплениями этого минерала», — пишут ученые.

К такому выводу пришла группа европейских и китайских геологов под руководством Фэя Хунчжаня, профессора Университета Байрейта (Германия), которые искали возможные причины того, почему сейсмические наблюдения указывают на быстрое увеличение вязкости мантии и медленное опускание литосферных плит на глубине в районе 800-1200 километров.

Это явление, отмечают геологи, существенно влияет на циркуляцию горных пород между верхними и нижними слоями литосферы, а также на многие другие процессы, влияющие на недра Земли. Однако до сих пор у ученых не было внятного объяснения, почему скорость движения в средних слоях мантийной породы резко снижается.

Профессор Фэй Хунчжань и его коллеги ответили на этот вопрос в экспериментах по изучению зернистости ключевых минералов, составляющих основу глубинных слоев недр Земли. К ним относятся так называемые пиролитические минералы, составляющие основу верхних слоев мантии, а также бриджманит, соединение кальция, кислорода и кремния, и подобные минералы из группы перовскита.

Эксперименты показали, что определенное сочетание давлений и температур, вероятно, преобладавшее в средних слоях недр Земли на ранних стадиях существования планеты, привело к образованию необычно крупных и плотных зерен бриджманита, очень вязких по сравнению с к окружающим слоям пиролитических минералов.

Благодаря этому свойству и ряду других особенностей прослои подобных зерен бриджманита не могут смешиваться с соседними слоями во время круговорота горных пород в недрах Земли. В результате слой крупных зерен бриджманита постоянно останавливает и «тормозит» движение потоков расплавленных минералов к ядру или поверхности планеты.

Геологи отмечают, что существование такого слоя в мантии Земли на протяжении многих миллиардов лет объясняет не только резкое замедление движения горных пород в средних слоях недр Земли, но и необычное соотношение магния и кремния в породах земной коры. верхней мантии, а также изотопные аномалии, характерные для магмы из нижних слоев мантии.