Новое исследование Института геохимии Гуанчжоу Китайской академии наук показывает, как глубоко субдуцированные карбонаты влияют на окислительно-восстановительные состояния мантии Земли. Опубликованное в Science Advances исследование подчеркивает роль этих карбонатов в образовании сублитосферных алмазов и эволюции кратонов.
Исследователи смоделировали условия на глубинах от 250 до 660 километров. Их эксперименты показали, что карбонатитовые расплавы из субдуцированных плит взаимодействуют с содержащими металлическое железо породами мантии. Команда обнаружила, что в более холодных средах, «не связанных с плюмами», карбонатитовые расплавы восстанавливаются, образуя неподвижные алмазы, которые стабилизируют кратоны.
И наоборот, в более горячих условиях, под влиянием плюмов, карбонатитовые расплавы окисляют мантию. Это окисление ослабляет литосферу, потенциально вызывая расслоение, поднятие и вулканическую активность. «Окислительно-восстановительное состояние глубинной мантии является критическим фактором, контролирующим то, как летучие вещества, такие как углерод, циркулируют между поверхностью Земли и ее недрами», — сказал профессор Ю Ван.
Сравнивая экспериментальные минералы с природными алмазными включениями из африканских и южноамериканских кратонов, исследователи обнаружили различные окислительно-восстановительные сигнатуры. Эти вариации определяют, образует ли субдуцированный углерод стабильные алмазы или дестабилизирует литосферу. Результаты расширяют наше понимание глубинного хранения и мобильности углерода.
Исследование также имеет значение для интерпретации возраста образования алмазов и прогнозирования стабильности кратонов. Это исследование было поддержано Национальным фондом естественных наук Китая и другими программами. Оно предлагает новые взгляды на глубинный углеродный цикл Земли и его влияние на геологические процессы.