Геохимики рассказали о круговороте земной коры

Кора нашей планеты изучена довольно хорошо. Но и в этой области человеческих знаний есть темные пятна. Так, ученые до сих пор не могли точно сказать, что происходит с блоками океанической коры, которые погружаются в более низкий слой земного шара — мантию.

Геохимики из Университета штат Флорида разобрались в этом вопросе. В статье для издания Science Advances они описывают своеобразный процесс круговорота земной коры. В их работе приведены новые доказательства того, что определенная часть ее состоит из кусков древней породы, которые когда-то давно «утонули» в мантии, а затем были вытолкнуты обратно. Оценив количество такой «переработанной» коры, исследователи пришли к выводу, что круговорот земной коры продолжается вот уже 4,5 миллиарда лет, а это противоречит большинству современных теорий.

«Подобно лососю, который плывет на нерест (к месту своего рождения. — Прим. ред.), часть океанической коры также возвращается к своим истокам — вулканическим хребтам, где рождается новая кора, — приводит поэтичную метафору Мунир Хумайюн, один из авторов исследования. — Используя новую методику, мы показали, что этот процесс, по сути, представляет собой замкнутый цикл и что переработанная кора распределена неравномерно вдоль разломов».

Океаническая кора формируется благодаря плавлению мантийных пород с образованием базальта на стыках тектонических плит. По мере появления новая кора сдвигает старую от вулканического хребта к континенту. Сближаясь с островной дугой или активной континентальной окраиной, эта новая кора попадает в зону субдукции и может погружаться в мантию.

Что же происходит с субдуцированной породой после того, как она попадает в горячую и плотную мантию? Она может опускаться вглубь и растворяться, но иногда путешествует к разломам, снова всплывая на поверхность и принимая участие в появлении новой коры. Такое предположение ученые называют «гипотезой мраморного пирога» — видимо, предполагаемая траектория движения участков коры в мантии напоминает геохимикам шоколадные разводы в выпечке.

Подтверждением гипотезы, в частности, служит тот факт, что некоторые участки так называемого обогащенного базальта в срединно-океанических хребтах имеют повышенное содержание определенных элементов, которые преобладают в мантии. Содержание других элементов в такой породе, наоборот, было снижено. Например, в расплаве вторичной коры доля германия и кремния была заметно ниже, чем в новом базальте, появившемся из плавящейся мантии.

Исследователи проанализировали более 500 образцов базальта, собранного на 30 различных океанических хребтах. Соотношение элементов в образцах измерялось при помощи масс-спектрометрии. Интересно, что в среднем в базальте из разных мест Мирового океана разницы не было, но в отдельных участках породы из одного и того же места встречались участки со сниженным содержанием кремния и германия. Паттерны расположения таких регионов обогащенного базальта действительно напоминали шоколадные прослойки мраморного пирога. Оценив количество обогащенного базальта в океанической коре, ученые пришли к выводу, что от пяти до шести процентов мантии нашей планеты составляет «кора повторного использования».