Российские учёные в составе международного коллектива провели на суперкомпьютерах масштабный эксперимент по реконструкции процессов, происходивших на ранних этапах геологической истории Земли. Исследователям удалось выяснить, как появились мантийные кили — своеобразные древние «корни» континентов, которые уходят на глубину до 350 км внутрь планеты и являются кладовой алмазов. Результаты компьютерного моделирования показали, что подобные образования появились от 1,5 до 3,5 млрд лет назад в результате затекания лёгкой и горячей части океанической мантии под континент. Оставшаяся, более холодная часть этой мантии погружалась вместе с океанической земной корой на большую глубину и насыщала будущие континентальные «корни» углеродом, благодаря чему и сформировались алмазы.
Геологи Московского государственного университета имени Ломоносова вместе с коллегами из Швейцарии и Австралии провели масштабный эксперимент, который, по их словам, позволил разгадать тайну происхождения мантийных килей — древних алмазоносных «корней» континентов. Об открытии сообщается в журнале Nature.
Международный коллектив учёных объединил мощности трёх суперкомпьютеров, чтобы реконструировать процессы, происходившие в земной мантии во время самого раннего (докембрийского) периода геологической истории нашей планеты.
«Для экспериментов мы использовали три суперкомпьютера: наш суперкомпьютер МГУ «Ломоносов» и два суперкомпьютера в Швейцарской высшей технической школе Цюриха. Мы создали компьютерную модель, воспроизводящую особенности древней (архейской) океанической коры и мантии», — сообщил руководитель коллектива, завкафедрой петрологии и вулканологии геологического факультета МГУ, профессор Алексей Леонидович Перчук.
Согласно расчётам учёного и его коллег, в древности процесс субдукции (погружения земной коры в недра планеты) отличался от современного.
«В древней субдукции участвовала верхняя мантия другого химического состава, лишённая прежде всего железистого компонента и потому очень лёгкая. Из-за этого она не уходила целиком на глубину, а затекала гигантскими «языками» под континент, где впоследствии застывала», — пояснил профессор Перчук.
Учёные выяснили, что таким образом под континентом образовалась отличная от остальной мантии стабильная слоистая структура, которая остывала и затвердевала в течение нескольких миллиардов лет. Получившиеся необычные образования геологи называют мантийными килями или «корнями» континентов. Их возраст составляет от 1,5 до 3,5 млрд лет, и они уходят внутрь Земли на глубину до 350 км. Такие «корни» имеют особый геохимический состав, и именно в них находится большинство алмазов планеты.
Гипотезу о происхождении алмазоносных мантийных килей косвенно подтверждают и более ранние независимые исследования учёных. По данным профессора Перчука, в начале этого столетия коллега российских геологов — профессор Грифин из университета Маккуори в Австралии — изучал состав глубинной мантии по ксенолитам (чужеродным вкраплениям в магматической породе) в кимберлитовых трубках. Результаты его исследований показали, что в этой мантии есть участки с аномальным химическим составом на глубине 150—200 км.
Отдельное внимание коллектив исследователей уделил процессу формирования алмазов в этих структурах. По их расчётам, в то время, как лёгкая и горячая часть океанической мантии затекала под континент, более холодная и насыщенная водными минералами часть океанической мантии вместе с океанической корой погружались на большую глубину. В результате происходило выделение углеродсодержащих водных флюидов, которые поднимались наверх и насыщали мантийные кили углеродом, что и привело к появлению самых твёрдых минералов на Земле — алмазов.
