Камень, унесенный на глубину 90 км вглубь Земли, вернулся с неожиданной температурой

Фото из открытых источников

Ученые обнаружили в восточной части Папуа-Новой Гвинеи загадочный камень, который попал в подземный мир примерно 4,4 миллиона лет назад. История, которую он рассказывает, действительно странная. Результаты нового исследования были опубликованы в журнале Nature Geoscience.

По мере того, как порода продвигалась вглубь нашей планеты под действием сил зоны субдукции, её температура не вела себя так, как ожидали учёные.

По оценкам исследователей, на глубине 45 километров под поверхностью порода необычайно нагрелась, достигнув температуры около 700 °C. Это выше, чем предсказывают модели для зон субдукции на такой глубине. Но это еще не все. Когда глубина скалы превысила 90 километров, ее температура повысилась всего на 100 °C.

«Интересность этой породы заключается в том, что она отражает два совершенно разных температурных режима на разных этапах своего существования глубоко внутри Земли», — говорит геолог Аксель Шмитт из Университета Кертина в Австралии. «На глубине около 45 километров порода оказалась на удивление горячей, но по мере продвижения вглубь она попадала в среду, которая была холоднее, чем мы обычно ожидаем на такой глубине».

Это небольшой фрагмент доказательств, проделавший долгий путь, и его путешествие может раскрыть важные подсказки о том, что скрывается под поверхностью нашей планеты.

Хотя в целом верно, что Земля нагревается с увеличением глубины, температурный градиент не всегда является четким и прямым. Этому служит любопытный камень из Папуа-Новой Гвинеи.

Образец был найден на крупном обнажении горной породы на острове Гуденаф, где находится эклогит — порода, образовавшаяся под высоким давлением.

Согласно проведенному анализу, эта порода, по всей видимости, была вдавлена на глубину более 90 километров в местной зоне субдукции. Учёные знают это, потому что образец содержит минерал коэсит, который образуется только при давлении на этой глубине или глубже.

Другой минерал, называемый цирконом, может помочь определить, когда именно возникло это давление.

В данном случае коэсит, вероятно, образовался в этой породе, когда она находилась глубоко внутри Земли, около 4,4 миллиона лет назад. Эта порода когда-то была частью фрагмента континентальной коры, который был перенесен в зону субдукции на границе тектонических плит.

Считается, что зоны субдукции выталкивают относительно холодные породы вниз, в более горячую и находящуюся под большим давлением среду. Но для того, чтобы эта более холодная скала прогрелась и адаптировалась к новым условиям, может потребоваться некоторое время.

Именно поэтому глубоко залегающие горные породы могут оставаться относительно холодными по сравнению с окружающей средой.

Но это не относится к камню из Папуа-Новой Гвинеи. В результате наблюдений зафиксировано неожиданно теплое начало спуска, за которым последовала более холодная заключительная фаза.

Соавтор исследования геофизик Ян Шёниг из Гёттингенского университета в Германии говорит, что это «противоречит нашим нынешним термическим моделям зон субдукции».

«Обнаружение такого перехода от относительно жарких условий на небольшой глубине к более холодным условиям на большей глубине было неожиданным», — соглашается Шмитт. «Одна из возможных причин заключается в том, что интенсивный сдвиг в местах соприкосновения тектонических плит генерирует дополнительное тепло на относительно небольшой глубине».

Иными словами, сдвиговые силы в местах соприкосновения тектонических плит могут сильнее нагревать неглубоко залегающие породы по сравнению с существующим давлением.

Другой вариант, как объясняет Шмитт, заключается в том, что система молодая, и зона субдукции еще не остыла до тех низких температур, которые ожидают ученые.

«Полученные результаты свидетельствуют о том, что термическая структура этих зон может быть сложнее, чем считалось ранее, что поможет ученым лучше понять, как происходит субдукция на протяжении миллионов и миллиардов лет», — говорит Шмитт. «Понимание этих температурных изменений помогает нам составить более четкое представление об экстремальных условиях в глубинах Земли, где сталкиваются тектонические плиты и задают процессы, формирующие поверхность планеты».

Один крошечный камень может раскрыть важную информацию о том огромном камне, на котором мы все живем.