Геологическая история, написанная гранатовым песком

На пляже на отдаленном острове в восточной части Папуа-Новой Гвинеи, страны, расположенной в юго-западной части Тихого океана к северу от Австралии, гранатовый свидетельствует о важном геологическом открытии. Подобно сообщениям в бутылках, которые путешествовали по океанам, отложения, образовавшиеся в результате эрозии горных пород, несут информацию из другого времени и из другого места. В этом случае зерна гранатового песка рассказывают историю путешествия с поверхности вглубь Земли (~ 75 миль), а затем возвращаются на поверхность перед тем, как оказаться на пляже в виде песчинок. В ходе этого геологического путешествия тип изменился, поскольку некоторые минералы были изменены, а другие материалы были включены (захвачены) во вновь образованные гранаты. История сохраняется в составе гранатов, а также в их захваченных включениях: твердых телах (например, очень редких минералах, таких как коэсит – форма кварца под высоким давлением), жидкостях (например, воде) и газах (например, CO2).


Сюзанна Болдуин, семейный профессор Тониса факультета наук о Земле и окружающей среде Колледжа искусств и наук Сиракузского университета, провела множество полевых экспедиций в Папуа-Новую Гвинею. Последние результаты ее команды по этому тектонически активному региону только что опубликованы в журнале. Слушания Национальной академии наук (PNAS).

Прочитав летописи горных пород, исследователи обнаружили путь рециркуляции с поверхности в глубь верхней мантии, а затем обратно на поверхность в результате тектонических и осадочных процессов. Состав этого песка также содержит различные ключевые компоненты, которые показывают, насколько быстро произошла переработка. В этом случае прохождение цикла горных пород произошло менее чем за ~ 10 миллионов лет. Это может показаться долгим сроком, но для этих геологических процессов на самом деле он очень короткий.

Гранатовые пески – лишь последний кусочек головоломки, позволяющий понять геологическую эволюцию этого региона. Это единственное место на Земле, где происходит активная эксгумация метаморфических горных пород высокого и сверхвысокого давления в течение того же цикла горных пород, который породил эти метаморфические породы. Международная группа исследователей, в том числе Джозеф Гонсалес ’19, доктор философии из Сиракузского университета (ныне постдокторант Европейского исследовательского совета в Университете Павии, Италия), доктор философии. студент Ян Шёниг и профессор Хильмар фон Эйнаттен из Геттингенского университета в Германии и профессор Хью Дэвис (ранее из Университета Папуа-Новой Гвинеи, теперь в Австралийском национальном университете) показали, как захваченные включения в гранатовом песке могут быть использованы для определения процессы рециклинга горных пород в приграничных зонах активных плит.

На границах активных плит, таких как та, которую группа исследовала в восточной части Папуа-Новой Гвинеи, сходящиеся тектонические плиты скользят навстречу друг другу, при этом одна плита движется под другой, образуя зону субдукции. Во время этого процесса погружаются глубоко в землю. Со временем силы на границах плит могут измениться, и породы могут выйти на поверхность в результате процесса, известного как деформация литосферы. Захваченные включения сохраняют запись субдукции земной коры и быстрой эксгумации, связывающих верхнюю мантию и поверхностные процессы в этих коротких геологических временных масштабах. Применяя свой подход как к современным отложениям, так и к осадочным породам, исследователи теперь могут выявить темпы процессов переработки горных пород на протяжении всей истории Земли.

Это исследование финансировалось фондом Сиракузского университета Thonis, грантами NSF Division of Earth Sciences, грантом NSF для крупных исследовательских инструментов и грантом Немецкого исследовательского фонда.

0 Комментарий
Inline Feedbacks
View all comments