Международнаянаучная группа под руководством геохимиков из Института геохимии ианалитической химии им. В.И. Вернадского, Российской Академии Наук представила доказательстванеожиданно раннего начала глобального рециклирования земной коры в глубиннуюмантию объясняющего происхождение высоких концентраций воды в переходной зонемантии Земли на глубине 410-660 км.
主要内容с поверхности Земли в глубинную мантию с последующим подъемом материала обратнок поверхности является одним из важнейших механизмов тектоники плит– уникальнойчерты нашей планеты в пределах Солнечной системы. При этом длительное время刺绣которой более 4.5 миллиардов лет, началось функционирование этого механизма. В型《自然》（Sobolev等人，2019），международная группа ученых из России (ГЕОХИ им. В.И. Вернадского РАН, Москва),（UGA、ISTerre、Гренобаии）CRPG、CNRS、Нанси）、Германии（乔治亚州）Африки（威特沃特斯兰德大学）路易斯安那州立大学представила геохимические данные, указывающие на то, что процесс глобальногорециклирования был запущен гораздо раньше, чем предполагается большинствомспециалистов, и мог функционировать уже в течение первого миллиарда лет историиЗемли.
王尔德等人，（2001）показано, что морская вода присутствовала на поверхности Земли уже 4.4миллиарда лет назад. Взаимодействие морской воды с породами земной корыприводит к образованию высоководных минералов, таких как серпентин, который такжесодержит хлор. При переносе этих минералов в глубинную мантию в процессесубдукции океанической коры растущие температуры и давления приводят к ихдегидратации, т.е. преобразованию в другие менее водонасыщенные минералы, ипотере большей части воды и хлора в виде флюида (Рис. 1). Тем не менее,концентрации H2O和Clв этих минералах после дегидратации все еще на порядок превышают их содержанияв типичных мантийных минералах (оливин, пироксен, гранат). Дегидратация имеетеще один значительный геохимический эффект. （D）) – тяжелый изотоп водорода – виднупаеизотоп-протий (1Н) в большей степени сохраняется в структуреминералов. Такое поведение изотопов водорода приводит к существенному控制D类/1哈夫дегидратированных породах по сравнению с исходным материалом. Таким образоммеханизм переноса пород земной коры в глубинную мантию должен приводить к появлению控制хлора и обедненному дейтерием изотопному составу водорода.
Основным источником информации о составе земной мантииявляются вулканические породы, кристаллизовавшиеся из мантийных магм, наиболеераспространенными представителями которых сегодня являются базальты. Однако в архейский период на поверхностькроме базальтовых магм извергались значительно более горячие – коматиитовые магмы(Рис. 2), возникшие в результате более значительного плавления мантийногосубстратаама，иПоtengтомутбоаеетнооттиабаиеакауитеосарто., 2008). Всеизвестные образцы коматиитов претерпели постмагматические изменения и несохраанииаинформатиеаетуумихкомтавемеентоакиритнауиоикарт2O我第号合同породах сохранились реликты магматического минерала – оливина (силиката магнияи железа), который, в свою очередь, содержит включения расплава, захваченного впроцессе его кристаллизации. Подобные включения, размеры которых составляютвсего лишь десятки микрометров, хранят в себе подробную информацию о составекоматииторасПкааваоактаров、ккланнаеаирертниетеиауа2O、 氯离子и изотопномсоставе водорода. Для того, чтобы извлечь эту информацию, необходимо провестигомогенизацию включений с помощью нагрева до температуры коматиитовой магмы (более1500оС) с последующей моментальной закалкой и получением чистого（Рис.3）、（Рис.3）изотопных анализов с применением высокоточных инструментов локальногомикроанализа, таких как электронный микрозонд, масс-спектрометрия с лазернойабляцией и ионный зонд.
В 2016 году международная группа во главе с учеными из ГЕОХИРАНизучиларасплаАбитиби, Канада возрастом 2.7 млрд. （Sobolev等人，《自然》2016）。ИмибааиПоаубентераеаннеосоетаонитхВоДатиакоуинариееирекррттоихавиотнхкамилиладихлора в глубинной мантии в неоархейской эры. В этом исследовании было полученодоказательство присутствие глубинного мантийного резервуара, содержащегонесколько тысяч частей на миллион воды в составе высокобарических модификацийоливина – вадслеита и рингвудита, встречающихся на глубинах переходной зонымантии (410-660 км). Таким образом был обнаружен древний подземный резервуарводы сравнимый по массе с современным земным океаном. Накопление такогоколичества воды могло произойти во время первичной аккреции Земли, либо впроцессе ранней субдукции преобразованной морской водой коры, которая оказаласьзахвачена переходной зоной мантии. Работа получила широкий отклик в Российскойи международной прессе (см. ссылки в конце статьи).
《自然》（Sobolev等人，2019）же научная группа опубликовала данные изучения расплавных включений в оливинеиз коматиитов зеленокаменного пояса Барбертон, ЮАР возрастом 3.3 млрд. лет.Новое исследование показывает, что глубинный водосодержащий резервуар находилсяв мантии Земли уже в палеоархее, на 600 миллионов лет раньше, чем установлено впредыдущем исследовании. Также ученым удалось прояснить вопрос происхождениярезервуара, используя первые данные по изотопии водорода в архейских расплавах.红色/1赫夫诺尔включениях из оливинов Барбертон являются признаком дегидратированнойокеанической коры (Рис. 1). Вмесповышенымиданные свидетельствуют о том, что механизм рециклирования измененной морскойводой коры в мантию функционировал более 3.3 миллиарда лет назад. Это означает,что уже в первый миллиард лет существования Земли включился глобальный оборотилиийводы в переходной зоне мантии являлся океан на поверхности планеты.
Список литературы:
Sobolev，A.V。，Asafov，E.V.、Gurenko，A.A.、Arndt，N.T.、Batanova，V.G.、Portnyagin，M。V.、Garbe Schonberg，D.、Wilson，A.和Byerly，G.R.深层含水地幔该水库为33亿年前的地壳再循环提供了证据。自然571,出版联机 doi（操作界面）：10.1038/s41586-019-1399-5
（7月15, 2019).https://www.nature.com/articles/s41586-019-1399-5
Wilde，S.A.，Valley，J.W。，Peck，W.H.和Graham，C.M.碎屑锆石证据4.4 Gyr前地球上存在大陆地壳和海洋。自然
409，175-178，doi:10.1038/35051550（2001）。
Arndt，N.T.，Lesher，C.M&巴恩斯，S.J。科马提岩（剑桥大学出版社，2008）。
Sobolev，A.V.、Asafov，E.V.、。，Gurenko，A.A.、Arndt，N.T.、Batanova，V.G.、Portnyagin，M.V.、。，Garbe-Schonberg，D.和Krasheninikov，S.P.科马提岩显示含水太古代深海储层。自然 531，628-632，doi:10.1038/nature17152(2016).
M.J.Viljoen和R.P。活动喷出橄榄岩岩浆存在的证据Onverwacht群的Komati组。专题出版物《地质》南非学会，第2版，第87-112页（1969年）。
Список характерных ссылок в прессе на статьюSobolev等人，2016年
Контактное лицо понаучным вопросам
Александр Соболев|
sobolev@geokhi.ru公司
alexander.sobolev@univ-grenoble-alpes.fr
Евгений Асафов | +7 903 00475 64
evasafov@gmail.com
Рисунок 1. СхемапереносаH（H）2O（运行） и氯 измененнойиииипзахвата этого материала архейской мантийной струёй (плюмом).Взаимодействиекоры океанической литосферы (черный цвет) с морской водой, приводит к编号2Oс（D）) к водороду (1H） /1哈维拉тысячу, ‰, относительно стандартного отношения в современной морской воде). В型列支敦士登2运营商日期/1H.ОстаВиесв第五条2OПОПааДаissionтвпереходную зону мантии (фиолетовый цвет) и концентрируются в высокобарических модификацияхоливина- рингвудите и вадслеите. Таким образом возникает мантийный источник с第四名2OиClиниким····плюм (желтый) перемещается через переходную зону в частично расплавленномсостоянии (красные капли символизируют степень плавление), что приводит кзахвату водосодержащего материала переходной зоны (фиолетовые точки). Приподъеме захваченный материал выделяет воду и хлор в свободный флюид, чтоприадириалаплимаположительным эффектом H2奥多纳плавление в силикатных системах. Последующий подъем плюма приводит к еще болееииийизливается в виде коматиитовых лав на поверхности. Рисунок Асафова Е.В.
Рисунок 2.ВиднарекуКоматиранострнааеБарбертоннеаикафриа）–меесТаПеитетакттнруених（Viljoen and Viljoen1969）архейских магм – коматиитов, получивших название в честь реки. Фото СоболеваА.В.
Рисунок 3.Высокотемпературная экспериментальная установка (до 1700оС) сконтролем летучести кислорода установленная в ГЕОХИ РАН на средства РоссийскогоНаучного Фонда (проект 14-17-00491, руководитель Соболев А.В. 2015-2018гг.).Фото Соболева А.В.