Новосибирские ученые воссоздали процессы, происходящие в мантии Земли

Процесс плавления ксенолита
Процесс плавления ксенолита

Ученые Института ядерной физики имени Г. И. Будкера СО РАН, Института геологии и минералогии им. В. С. Соболева СО РАН, Института теоретической и прикладной механики СО РАН, Новосибирского государственного университета (НГУ) и Новосибирского государственного технического университета (НГТУ) повторили в лабораторных условиях процессы, происходящие в мантии Земли во время извержения вулканов и землетрясений. Подробнее с результатами исследования можно ознакомиться в журнале Geochemistry International.

Процессы, происходящие в верхней мантии Земли, все еще недостаточно изучены, и то, что происходит в областях активного вулканизма и сейсмичности, продолжает вызывать вопросы у ученых. Проблема заключается в том, что существует очень мало инструментов, позволяющих заглянуть вглубь недр Земли и подтвердить или опровергнуть корректность той или иной гипотезы. Единственный способ достоверного исследования таких процессов — изучение обломков глубинных пород, вынесенных лавами при вулканических извержениях (ксенолитов) с глубины 40–70 километров.

Новосибирские ученые в процессе эксперимента создали условия, похожие на те, что происходят внутри Земли во время вулканической активности. Они изучили ксенолиты Авачинского вулкана (действующего вулкана, расположенного на Камчатке) с тем, чтобы проследить процессы растворения, переноса и отложения минералов, происходящие в области верхней мантии планеты.

Суть эксперимента заключалась в создании действующей модели вулкана прямо в лаборатории. Для этого ученые взяли образцы ксенолитов с Аванчинской сопки и при помощи мощной электронно-лучевой пушки в течение 45 минут раскалили его примерно до 2500° С. Полученные в ходе эксперимента данные согласуются с разработанной ранее математической моделью, предложенной сотрудниками Института теоретической и прикладной механики СО РАН Анатолием Николаевичем Черепановым и Верой Корнилиевной Черепановой.

Подплавленный образец ксенолита
Подплавленный образец ксенолита

«Уникальность эксперимента по расплавлению ксенолитов с помощью мощного электронного пучка заключается в том, что мы можем проследить процессы плавления пород на глубине от 40 до 70 километров без воздействия внешних факторов, увидеть, как переносятся микрокомпоненты в ксенолитах и образуются рудные месторождения. Таким образом, мы можем составить цепочку событий, начиная от глубинных процессов и заканчивая выносом пород на поверхность, и с помощью математических и физических моделей прогнозировать сейсмическую активность и исследовать месторождения. Этот эксперимент проведен впервые в мире, так как установка уникальна», — рассказал главный научный сотрудник лаборатории моделирования динамики эндогенных и техногенных систем Института геологии и минералогии им. В. С. Соболева СО РАН Виктор Николаевич Шарапов.

Важность настоящего исследования заключается, прежде всего, в том, что оно позволяет усовершенствовать механизм прогноза времени и места возможной сейсмической и вулканической активности. Результаты работы новосибирских ученых также позволяют лучше понять, как происходит естественный перенос минералов в земной коре, где и какие рудные месторождения следует искать с наибольшей вероятностью. Кроме того, ученые предполагают, что в условиях, похожих на экспериментальные, плавятся метеоры-болиды, попадая в земную атмосферу. Наконец, результаты исследования способны объяснить образование «тектитов» — пород из силикатного стекла неизвестного происхождения.


А. Павленко

Метки: РАН

Печать