Геологи опубликовали новые данные о карбонатных расплавах в мантии Земли
06 августа 2020 г.
О влиянии карбонатных расплавов в верхних слоях мантии на характер движения сейсмических волн пишут ученые с кафедры наук о Земле, океане и атмосфере Университета Флориды в своей новой работе, опубликованной на сайте Национальной академии наук США.
Углерод широко распространен по всей верхней мантии Земли и по праву считается одним из основных «строительных блоков» жизни на Земле. Ранее проведенные петрологические исследования показывают, что углерод также содержится в верхней мантии Земли и играет важную роль в глубинных процессах нашей планеты. Богатая углеродом магма, извергаясь на поверхность, обладает уникальным грязеподобным внешним видом. Примером таких извержений является вулкан Ол Доиньо Ленгаи в Танзании. Тем не менее, обнаружение таких расплавов методами сейсморазведки является сложно выполнимой задачей, в связи с недостаточно изученными акустическими свойствами.
В своей работе ученые определили скорость звука и плотность доломитовых расплавов в условиях верхней мантии, используя различные эксперименты при высоком давлении и теоретическое математическое моделирование. Рассчитанные скорости карбонатного расплава мантии с использованием новых данных модуля упругости были сопоставлены с глобальными сейсмическими наблюдениями. Результат исследования предполагает, что расплав на ~ 0,05% обогащенный углеродом может повсеместно присутствовать в глубоких слоях верхней мантии. Ученые предположительно оценивают среднюю концентрацию углерода в мантийном веществе нашей планеты в 80-140 миллионных долей. В переводе на массу это значило бы от 20 до 36 гигатонн углерода. Для сравнения, во всей атмосфере Земли суммарно содержится около 870 гигатонн углерода.
Доцент геологии Майнак Мукхерджи и научный сотрудник Сурадж Баджгаин с кафедры наук о Земле, океане и атмосфере Университета Флориды считают, что наличие карбонатов в горных породах значительно снижает температуру, при которой они плавятся. Карбонаты, которые опускаются в недра Земли через процесс, известный как субдукция (когда одна тектоническая плита уходит под другую), вероятно, вызывают это низкотемпературное плавление пород верхней мантии Земли. Они играют важную роль в круговороте углерода. «Мантия Земли имеет меньше свободного кислорода, доступного на увеличивающихся глубинах», – говорит Майнак Мукерджи. – «По мере того как мантия поднимается вверх в процессе конвекции, медленно движущиеся породы, которые были восстановлены или имели меньше кислорода, на большей глубине постепенно становятся более окисленными на меньшей глубине. Углерод в мантии, вероятно, будет восстановлен глубже под поверхностью Земли и окислится, когда мантия поднимется вверх».
Это изменение в зависимости от глубины окисления, вызывает плавление мантийных пород, процесс, называемый окислительно-восстановительным плавлением, который может привести к образованию богатых углеродом расплавленных пород.
Работа была выполнена при поддержке Национальным научным фондом и Национальным фондом естественных наук Китая.
Читать подробней: FSU geologists publish new findings on carbonate melts in Earth’s mantle
Источник: News.fsu.edu
Перевод/адаптация текста: "Вестник ОНЗ РАН"