Ученые узнали, как глубинные перемещения углерода формируют континенты и алмазы

Новое исследование, опубликованное в журнале Science Advances учеными из Института геохимии Гуанчжоу Китайской академии наук (GIG-CAS) совместно с международными коллегами, показывает, что глубоко субдуцированные карбонаты могут вызывать значительные изменения в окислительно-восстановительных состояниях мантии Земли. Этот процесс влияет на формирование подлитосферных алмазов и играет роль в долгосрочной эволюции кратонов — древних стабильных частей континентальной литосферы.

Исследовательская группа провела эксперименты под высоким давлением, моделирующие глубины от 250 до 660 километров, чтобы изучить, как расплавы карбонатита, полученные из субдуцированных плит, взаимодействуют с металлическими железосодержащими мантийными породами. Их выводы показывают, что в «неплюмовых» средах (более прохладные условия мантии) расплавы карбонатита подвергаются постепенному восстановлению, что приводит к образованию неподвижных алмазов, которые помогают стабилизировать кратон. Напротив, в более горячих условиях, под влиянием плюма, расплавы карбонатита имеют тенденцию окислять окружающую мантию, что ослабляет литосферу и может вызвать расслоение литосферы, подъем поверхности и широко распространенную вулканическую активность.

«Окислительно-восстановительное состояние глубинной мантии является критическим фактором, контролирующим, как летучие вещества, такие как углерод, циркулируют между поверхностью Земли и ее недрами», — сказал профессор Юй Ван, автор-корреспондент исследования. «Наши эксперименты показывают, что судьба субдуцированного углерода в значительной степени зависит от температуры мантии и окислительно-восстановительных условий, определяя эволюцию континентов в течение геологического времени».

Сравнивая состав минералов, образовавшихся в ходе экспериментов, с включениями природных алмазов из кратонов Африки и Южной Америки, исследователи обнаружили четкие доказательства того, что различные мантийные среды производят отчетливо разные окислительно-восстановительные сигнатуры. Эти вариации напрямую определяют, образует ли субдуцированный углерод стабильные алмазы или способствует дестабилизации литосферы.

Это исследование не только расширяет наши знания о глубоком хранении и подвижности углерода в недрах Земли, но и имеет значение для интерпретации возраста образования алмазов и прогнозирования стабильности кратонов в ответ на будущие тектонические события.