Сибирские ученые воссоздали процессы, происходящие в мантии Земли

В лаборатории Института ядерной физики имени Г.И.Будкера СО РАН ученые поставили эксперимент, который позволяет понять процессы, происходящие в мантии Земли во время извержения вулкана и землетрясений. Полученные в ходе эксперимента данные согласуются с ранее разработанной математической моделью. В исследовании приняли участие ученые Института геологии и минералогии им. В.С.Соболева СО РАН, Института теоретической и прикладной механики СО РАН, Института ядерной физики им. Г.И.Будкера СО РАН, Новосибирского государственного университета (НГУ) и Новосибирского государственного технического университета (НГТУ). Результаты опубликованы в журнале Geochemistry International.
До сих пор человек имеет очень слабое представление о процессах, проходящих в недрах Земли во время извержений вулканов и землетрясений. При помощи мощнейших телескопов мы проникли в глубокий космос, на батискафах опустились на океанское дно, а вот проникнуть в мантию Земли и исследовать, что там происходит, пока так и не смогли. Мы знаем,  что толщина земной коры в среднем 35-45 км, сверхглубокая Кольская скважина (которая действовала до 2008 года) — 12 километров 262 метра, а о том, что происходит глубже, можем судить лишь по косвенным признакам. Наиболее достоверную информацию о процессах в недрах Земли ученые получают, досконально изучив обломки  глубинных пород (ксенолитов), вынесенных лавами при вулканических извержениях. По результатам их исследования ученые строят математические модели, которые подтверждаются на практике лабораторными экспериментами.
Чтобы смоделировать процессы растворения, переноса и отложения минералов, происходящие под земной корой – в области верхней мантии, ученые создали действующую модель вулкана прямо в лаборатории.
Для этого взяли образец породы, выброшенный на поверхность вместе с лавой с Авачинской сопки (действующим вулканом на Камчатке), и при помощи мощной электронно-лучевой пушки раскалили его примерно до 2500 °С. Для сравнения — температура лавы самого горячего вулкана Килауэа, расположенного на Гавайских островах, составляет около 1200 °С. При такой температуре процессы изменения горной породы могут занимать в природе часы или даже сутки, например во время землетрясений.  Эксперимент ученых проходил гораздо быстрее – всего 45 минут.
"По мере нагревания образца граница плавления медленно опускается внутрь, – поясняет главный научный сотрудник ИГМ СО РАН Виктор Шарапов, – а на поверхности кипит расплавленная порода, так же, как лава кипит на вулкане".  В эксперименте получают мини-вулкан, в котором потоки раскаленных газов распространяются по трещинам образца породы, растворяют содержащиеся там минералы. Одновременно на холодной поверхности формируются конденсаты из растворенных минералов. Наблюдения и замеры процессов, сымитированных во время эксперимента, подтвердили правильность расчетов созданной ранее математической модели.
Дальнейшее изучение процессов и их моделирование необходимы для того, чтобы более точно прогнозировать время и место возникновения извержений вулканов, землетрясений, своевременно оповещать жителей опасных районов. Результаты исследований также помогут лучше понять, как происходит естественный перенос минералов в земной коре, где и какие рудные месторождения следует искать с наибольшей вероятностью.

Источник: ria.ru