23.07.2013 14:10

Пропавший свинец отыскался в... мантии

Если верна гипотеза о том, что наша Земля сформировалась в процессе столкновения различных небольших "планетоидов", то почему на земной поверхности и в мантии так мало свинца? Ведь в метеоритах этот элемент присутствует в достаточно больших количествах. Недавно геологи смогли разгадать эту загадку и выяснить, куда же все-таки пропал свинец.

Фото:

Следует заметить, что проблема "свинцовой недостаточности" Земли достаточно давно беспокоила геологов. Судите сами: если все объекты нашей Солнечной системы образовались из одного газово-пылевого диска, а крупные, вроде нашей планеты, сформировались в результате более позднего столкновения мелких тел, то получается, что у всех них должен быть примерно одинаковый состав. Причем как у планет, так и у метеоритов.

Однако в данном случае теория во многих местах совершенно не совпадает с практикой. Так, все изученные метеориты содержат достаточно большое количество такого химического элемента, как свинец. А вот в земной коре и мантии его очень мало — по сравнению с теми же метеоритами, человечеству-то вполне на нужды хватает. Вот и возникает закономерный вопрос — куда же этот свинец делся? А может быть, его по какой-то причине изначально было мало?

Тем не менее, большинство геологов и астрофизиков все-таки склоняются к первой версии. Однако по их мнению, свинец никуда с Земли не девался — он просто где-то весьма надежно "спрятан", поэтому-то найти его до сих пор и не удается. Точнее говоря, не удавалось, поскольку просто не знали, где искать. Однако недавно ситуация изменилась — сотрудники Массачусетского технологического института (США) выяснили, где же этот свинец "зарыт".

А началось все с того, что с 2000 по 2007 годы ведущий автор исследования Оливер Ягуц совершил несколько поездок в Пакистан и привез оттуда образцы различных пород из коры дуги и мантии. Напомню, что в этом регионе имеется уникальный выход материала, в норме находящегося на глубине 40-50 км под земной корой. Эти чрезвычайно плотные глубинные породы находятся в районе так называемой Кохистанской дуги на севере Пакистана. А образовалась она весьма интересным образом.

Сорок миллионов лет назад, когда полуостров Индостан (тогда еще вполне себе остров) врезался в Евразию, одна из двух столкнувшихся тектонических платформ как бы зашла под другую. Таким образом материал коры погрузился в мантию. Но в то же время расплавленный материал из мантии поднялся к коре и выбросился на поверхность через жерла вулканов. В результате этого события в руках современных ученых оказался уникальный срез, включающий в себя весь спектр пород при переходе от коры к мантии.

Итак, исследователи внимательно изучили образцы, что привез Ягуц, и выяснили, что содержание свинца в них примерно такое же, как и в метеоритах. Следовательно, тот самый пропавший свинец на самом деле залегает в мантии, по крайней мере в ее верхних слоях. Но почему эти породы практически никогда не попадают на поверхность Земли?

По мнению ученых, причина кроется вот в чем. При поднятии расплавленных пород из мантии где-то на той самой глубине в 40-50 километров происходит их кристаллизация. Причем, по расчетам, кристаллизуется до 70 процентов поднимающегося материала. Так и получаются эти самые плотные породы с повышенным содержанием свинца. Однако потом процесс как бы поворачивается вспять — поскольку эти породы очень тяжелые по сравнению с теми, что их окружают, то они начинают тонуть и возвращаются обратно в мантию.

Таким образом, в верхних горизонтах этого слоя нашей планеты постоянно вертится некий круговорот свинца — он то поднимется к земной коре, то опустится обратно. И нет ничего удивительного в том, что о нем до сих пор не знали — все-таки изучать породы, лежащие на такой глубине, и отслеживать их дальнейшую судьбу достаточно сложно. А в вулканических выбросах этот содержащий большое количество свинца материал попадается крайне редко, поскольку основная масса его просто не доходит до тех мест, где образуются магматические плюмы — скопления лавы под вулканами.

По мнению исследователей, мест, где происходит подобный круговорот, на нашей планете достаточно много. Это не только Кохистанская дуга — опускание плотных пород, скорее всего, идет и под североамериканскими Каскадными горами, и в недрах под Андским вулканическим поясом в Южной Америке, и еще много где. Когда они построили модель, учитывающую все возможные районы подобного круговорота, то оказалось, что количество и состав материала, ушедшего обратно в мантию в планетарном масштабе, соответствуют предположениям о "скрытом" резервуаре. То есть в итоге получилось то самое количество свинца, который прежде считался исчезнувшим!

Читайте также:Золото попало на Землю с неба

Таким образом, разрешилась еще одна загадка из ранней истории нашей планеты. Выходит, что она действительно могла сформироваться в процессе столкновения различных небольших "планетоидов". А заодно ученым удалось узнать интересную деталь строения земной мантии и расшифровать еще один из происходящих в ней процессов…

Все самое интересное читайте в рубрике "Наука и техника"