Недра Земли: гранат объяснил загадку 660-километровой границы

На глубине 660 километров под поверхностью Земли проходит одна из важнейших сейсмических границ — переходная зона, разделяющая верхнюю и нижнюю мантию. Сейсмические волны при пересечении этой границы резко меняют скорость, что указывает на изменение состава или структуры породы. Исследование, представленное на phys.org, выявило ранее неизвестную роль минерала граната в формировании этой границы.

Что происходит на глубине 660 км

При давлениях и температурах, характерных для глубины 660 км, минералы верхней мантии — прежде всего оливин — претерпевают фазовый переход: их кристаллическая структура перестраивается в более плотную форму (бриджманит и периклаз). Этот переход и создаёт сейсмическую границу. Однако классические модели учитывали только оливиновый компонент и не объясняли всех наблюдаемых особенностей.

Роль граната

Исследователи показали, что гранат — минерал, составляющий значительную долю мантийной породы, — претерпевает собственный фазовый переход вблизи 660-километровой отметки:

• Гранатовый переход происходит при несколько иных условиях, чем оливиновый, что создаёт «двойную» границу — более сложную структуру, чем предполагали простые модели.
• Включение гранатового компонента лучше объясняет наблюдаемые сейсмические аномалии — вариации скорости волн, которые не укладывались в одноминеральную модель.
• Результаты могут изменить представления о том, как мантийная конвекция — двигатель тектоники плит — взаимодействует с этой границей.

Читайте также по теме: гранате и необычных породах в метеорите.

Для геофизики открытие — ещё одно напоминание о том, что недра Земли сложнее любой модели, и каждый минерал в мантийном «коктейле» вносит свой вклад в поведение планеты.