Сотрудники лаборатории геохимии углерода им. Э.М. Галимова Института геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского РАН детально исследовали состав одного из главных минералов, слагающих нижнюю мантию, CaSiO₃ из включений в глубинных алмазах на примере района Джуина (Бразилия). Результаты показали наличие двух минералов такого состава, дейвмаоита и брейита, и других неоднородностей слагающего вещества нижней мантии.

Вплоть до последнего времени нижняя мантия Земли, начиная с глубин 660 км считалась однородной как в химическом отношении, так и по составу слагающих её минералов.

Полученные в работе результаты показывают, что в действительности включения CaSiO₃ представлены двумя минералами: дейвмаоитом с кубической кристаллической структурой, образовавшимся в верхних частях нижней мантии, и брейитом с менее совершенной триклинной структурой, образовавшимся в менее глубокой переходной зоне.

Эти минералы различаются по составу, в первую очередь по распределению редкоземельных элементов. Они образуют ассоциации с различными по составу и месту образования разновидностями другого главного минерала нижней мантии, ферропериклаза. Зерна ферропериклаза, ассоциирующие с включениями CaSiO₃ в одних и тех же алмазах, принадлежат к разным популяциям: ранней, с низким содержанием железа и высоким содержанием никеля, и сингенетической, с высоким содержанием железа и низким содержанием никеля. Низко-Fe — высоко-Ni ферропериклазы образуются в верхней части нижней мантии, в то время как высоко-Fe — низко-Ni ферропериклазы, скорее всего, образуются в переходной зоне мантии.

Это свидетельствует о различных по составу областях вещества, слагающего нижнюю мантию, формирующих её неоднородность. «Такие области могут являться остатками первичного, неизменённого вещества глубинной Земли или участками мантийных конвекционных течений, либо связанными с преобразованными участками земной коры, погружающейся вплоть до земного ядра в процессе погружения океанических плит», — прокомментировал главный научный сотрудник лаборатории геохимии углерода им. Э.М. Галимова ГЕОХИ РАН доктор геолого-минералогических наук член-корреспондент РАН Феликс Витольдович Каминский. Исследование таких областей и слагающих их минералов позволит в дальнейшем определять неоднородности в мантии и их роль в образовании магматических провинций на поверхности Земли.

Было также выявлено, что не только химический состав, но и изотопные характеристики главных глубинных минералов сильно изменчивы. Также и отношения Rb/Sr, U/Pb, Sm/Nd в CaSiO₃ варьируют в пределах 3–4 порядков даже в одном зерне CaSiO₃. Это указывает на то, что наряду с крупными неоднородностями в глубинной Земле, в ней существует также геохимическая неоднородность на очень малых расстояниях и меняет наши представления о структуре нижней мантии.

Исследование выполнено при финансовой поддержке Министерства науки и высшего образования РФ. Результаты опубликованы в журнале Geochemistry International.

Источник: пресс-служба Минобрнауки России.