Геохимики "ускорили" движение мантии Земли в три раза

10 августа 2011 года

Ученые обнаружили, что полужидкое вещество земной мантии движется гораздо быстрее, чем считалось ранее: его "путешествие" от коры до ядра нашей планеты и обратно длится всего 200-650 миллионов лет, а не 1-2 миллиарда лет, как считалось ранее; при этом средняя скорость движения оказалась выше предполагаемой в три-четыре раза и составляет 1-3 сантиметра в год.

Группа российских и европейских ученых под руководством Александра Соболева из Института геохимии и аналитической химии имени Вернадского РАН (ГЕОХИ) пришла к таким выводам, проанализировав химический состав включений - застывших капель магмы в герметичной "оболочке" - в образцах вулканических пород с Гавайских островов. Результаты своей работы исследователи изложили в статье, опубликованной в журнале Nature.

Недра Земли состоят из твердой коры, полужидкой мантии и расплавленного металлического ядра. Материя мантии постепенно опускается вниз, нагревается и вновь поднимается вверх. В некоторых случаях в глубинных слоях мантии возникают узкие полоски течений-"плюмы" (plume), которые движутся вверх заметно быстрее. В зоне выхода плюмов выходят на "поверхность" мантии возникают вулканы и зоны повышенной тектонической активности.

Соболев и его коллеги проанализировали соотношение изотопов стронция в образцах застывшей лавы, чтобы определить возраст и происхождение древних пород, сохранившихся в первозданном виде внутри включений.

В некоторых из них концентрация радиоактивных изотопов стронция по сравнению со стабильными изотопами была аномально высокой.

Авторы считают, что этот факт можно объяснить тем, что на каком-то этапе истории первичные породы океанической коры погрузились в мантию вместе с морской водой и осадочными отложениями, в которых накапливался стронций. Через некоторое время материя коры "переплавилась" и всплыла в верхние слои мантии. Здесь часть ее застыла и образовала включения, сохранившие высокие уровни стронция, характерные для морской воды и осадочных пород.

По оценкам исследователей, столь высокое содержание изотопов стронция характерно только для достаточно молодых океанических отложений.

Соболев и его коллеги оценивают их возраст в 200-650 миллионов лет. Это означает, что за прошедшее время материя морской коры-"прародительницы" включений успела погрузиться в мантию на 2,9 тысячи километров, достичь ядра планеты, вновь всплыть и оказаться на поверхности Земли в результате извержения вулкана. Ранее считалось, что этот процесс занимает 1-2 миллиарда лет.