Геологи обнаружили в мантии источник углекислого газа и воды

В верхних слоях мантии содержатся водород и жидкие углеводороды, из которых в дальнейшем могут образовываться углекислый газ и вода. Ученые из США и Индии пришли к такому выводу, проанализировав состав метаморфических пород найденного в Гималаях офиолита. Работа опубликована в Geology.

Офиолиты — комплексы горных пород, которые были найдены на континенте, но изначально являлись частью океанической коры. Офиолиты образуются в результате тектонического сдвига, который приводит к столкновению литосферных плит. На таких горных породах удалось впервые изучить структуру океанической коры. Кроме того, изначально именно офиолиты были одним из главных аргументов тектоники плит. Сейчас же они позволяют получить информацию о мантийных процессах и восстановить историю движения литосферных плит.

Геологи из США и Индии проанализировали состав Нидарского офиолитового комплекса в Гималаях. Как и во многих других офиолитах, ученым удалось обнаружить алмазы, точное происхождение которых в таких породах неизвестно. Состав минералов проанализировали с помощью лазерной рамановской спектроскопии и обнаружили, что в образцах перидотита сверхвысокого давления есть включения алмазов, графита, а также следы жидкого водорода и первичных углеводородов. При этом кислородсодержащие минералы (гематит, силикатные минералы и шпинель) встречаются только в минерале-хозяине.

По словам ученых, обнаруженный состав офиолита, вероятнее всего, объясняется следующим механизмом. Изначально в переходном и верхнем слоях мантии (на глубине около 450—600 километров) под океанской земной горой на дне океана Тетис содержались только водород и первичные углеводороды. При столкновении Индостанской и Евразийской литосферных плит вещество мантии стало подниматься вверх. Изменение давления и окислительно-восстановительных условий при подъеме мантии привело к формированию алмазов. Образующаяся порода включила в себя при этом оксидные минералы. Дальнейший подъем привел к образованию из некоторых алмазов графитовых псевдоморфоз. При этом в минералах сверхвысоких давлений сохранились и следы жидких водорода и углеводородов.

Ученые отмечают, что анализ найденных в породе алмазов нужно проводить с особой аккуратностью, потому что такие же искусственные алмазы используются в инструментах для обработки и разрезания пород и частички могут попасть в образцы.

По словам ученых, обнаруженные в составе переходного и верхнего слоев мантии углеводороды мог при подъеме мантии стать источником большого количества углекислого газа, который был впоследствии включен в глобальный цикл углерода. Кроме того, углеводороды и водород в верхних слоях мантии могли окисляться при конвекционном подъеме более глубоких слоев мантии с образованием воды и углекислого газа. 

Информация обо всех возможных источниках углерода в углеродном цикле важна для исследования эволюционных процессов и появления жизни на Земле. Именно углеродный цикл приводит к формированию изотопного состава углерода, с помощью которого производят не только датировку содержащих углерод минералов, но определяют источник их происхождения. А недавно по анализу изменения цикла углерода ученые предсказали начало массового вымирания морских животных в конце XXI века.

Александр Дубов