Извлеченные минералы, зародившиеся в недрах мантии, могут дать ученым редкую возможность заглянуть в динамические процессы, происходящие в недрах Земли, и в историю мантийного слоя планеты. Группа под руководством Инвэя Фэя, петролога-экспериментатора из Университета Карнеги, и Ченг Сюй, полевого геолога из Пекинского университета, обнаружила, что редкий образец минерала мажорит возник на глубине не менее 235 миль от поверхности Земли. Их выводы публикует Science Advances.
Майорит - это тип граната, который образуется только на глубине более 100 миль. Удивительно, но образец мажорита, найденный командой Фэя в Северном Китае, был заключен в обычный гранат - как минералогические матрешки. Он был поднят на поверхность в виде эклогитового ксенолита в Северо-Китайском кратоне, одном из старейших кратонных блоков в мире. Более того, мажорит был богат трехвалентным железом, окисленной формой железа, что весьма необычно для минерала.
Все эти необычные факторы побудили команду исследовать происхождение мажорита.
Они использовали несколько различных видов аналитических методов для определения химических и структурных характеристик этого мажорита, образовавшегося глубоко внутри Земли. Чтобы определить точную глубину его происхождения, постдоктор Карнеги Ренбяо Тао провел эксперименты с высоким давлением, которые имитировали условия образования природного мажорита. Команда точно определила его происхождение на глубине почти 250 миль (400 километров), на дне мягкой части верхней мантии, называемой астеносферой, которая управляет тектоникой плит..
Крайне необычно, что мажорит, находящийся под высоким давлением, смог пережить транспортировку с такой глубины. К странным обстоятельствам добавляется тот факт, что позже он был заключен в гранат, образовавшийся на гораздо меньшей глубине, около 125 миль (200 километров). Существование образца матрешки требовало объяснения двух отдельных геологических событий, и эти события создали капсулу времени, которую исследователи могли использовать, чтобы лучше понять глубокую историю Земли.
«Этот двухэтапный процесс формирования дает нам важные сведения об эволюционной стадии мантии в то время, когда мажорит впервые образовался», - объяснил Фей.
Местоположение и глубина происхождения образца указывают на то, что это реликт конца эпохи сборки суперконтинентов, которая произошла около 1,8 миллиарда лет назад. На суперконтиненте Колумбия образовались горные хребты, сохранившиеся до наших дней.
Необходимы дополнительные исследования, чтобы понять, как мажорит стал таким окисленным или богатым трехвалентным железом, и что эта информация может рассказать нам о химическом составе мантии. Этим летом мы вернемся на место, чтобы выкопать более глубокие траншеи и надеюсь найти свежие камни, которые содержат больше ключей к глубокой мантии», - добавил Фэй.