Исследователи из Института геохимии Гуанчжоу Китайской академии наук и Китайского геологического университета доказали, что минерал фенгит выступает ключевым переносчиком галогенов в глубокую мантию Земли. Ранее считалось, что подобные летучие вещества высвобождаются исключительно на малых глубинах. Результаты исследования опубликованы в журнале Science Advances.
Летучие поверхностные вещества, такие как фтор и хлор, попадают в недра планеты через зоны субдукции, в которых одна тектоническая плита постепенно погружается под другую. Традиционные геологические модели предполагали, что галогены быстро высвобождаются при разрушении водосодержащих минералов, поэтому их попадание в глубокую мантию считалось маловероятным. Однако обнаружение соленых включений в алмазах четко указывало на наличие этих элементов на огромной глубине.
Для решения этой давней геологической загадки научная команда провела серию экспериментов при экстремально высоких давлениях и температурах. Имитируя агрессивные условия погружающейся океанической коры, геологи обнаружили, что фенгит сохраняет свою стабильность вплоть до давления в 11 гигапаскалей и температуры выше 1000°C. Это позволяет минералу беспрепятственно транспортировать хлор и фтор на глубину около 330 км.
Эксперименты показали, что после неизбежного разрушения фенгита на глубине пути двух галогенов расходятся. Хлор предпочтительно переходит в высвобождаемые флюиды, становясь очень подвижным, в то время как большая часть фтора задерживается в новообразованной твердой фазе. Благодаря этому разделению фтор может продолжать свое погружение еще глубже в мантию.
Данное открытие впервые проливает свет на происхождение уникальных включений галогенов в алмазах. При распаде фенгита образуются жидкости, насыщенные калием и хлором, химический состав которых идеально совпадает с параметрами соленых включений высокой плотности в природных образцах. Таким образом, именно этот минерал оказался первичным источником глубоководных солевых флюидов, способствующих формированию самых твердых минералов.
По расчетам специалистов, этот механизм способен ежегодно транспортировать колоссальные объемы фтора и хлора в мантию Земли. Новые данные навсегда разрешают старое противоречие между потерей галогенов на поверхности и их неожиданным накоплением в недрах.
Ранее Наука Mail рассказывала, как столкновение тектонических плит и особые свойства горных пород сделали Персидский залив лидером по запасам нефти и газа.
