40 миллионов лет в граните: что учёные узнали о прошлом Памира
В долине Язгуляма встречаются граниты с необычным рисунком: крупные кристаллы одного минерала окружены светлой каймой другого. Международная группа геологов изучила эти породы и восстановила события, происходившие под Центральным Памиром около 40 миллионов лет назад. Они пришли к выводу, что в глубине смешивались расплавы из земной коры и мантии.
Исследование посвящено гранитам Джамакского массива. Учёные определили время их образования и предложили объяснение того, как здесь возникла характерная структура рапакиви. Результаты опубликованы в журнале Minerals.
В работе участвовали исследователи из нескольких стран. Среди представленных организаций — Хорогский государственный университет, Таджикский национальный университет и Национальная академия наук Таджикистана. Один из авторов — профессор Санкт-Петербургского государственного университета Дмитрий Конопелько.
Камень с необычным рисунком
Рапакиви можно узнать по крупным кристаллам калиевого полевого шпата, вокруг которых образуется оболочка другого минерала — плагиоклаза. Обычно такой камень описывают как розовые округлые зёрна с сероватой каймой.
У памирских образцов есть своя особенность: многие крупные кристаллы имеют прямоугольную форму. Некоторые достигают двух сантиметров — их хорошо видно без микроскопа.
Граниты рапакиви давно используют в строительстве и отделке. Например, из этой разновидности камня выполнены колонны Исаакиевского собора в Санкт-Петербурге. Геологов же интересует происхождение его рисунка: какие условия нужны, чтобы один минерал оказался окружён другим?
Смешение магмы разного состава считается одним из объяснений. Изучение памирских гранитов помогло уточнить, как этот процесс мог происходить в области столкновения континентов.
Как определили возраст породы
Для датировки учёные исследовали циркон — минерал, кристаллы которого сохраняются внутри гранита. По соотношению урана и продуктов его радиоактивного распада можно установить, когда эти кристаллы сформировались.
Анализ дал возраст около 40,2 миллиона лет. Это один из периодов магматической активности в истории Центрального Памира, связанный с ранними этапами столкновения Индии и Евразии.
Химический состав циркона позволил оценить и температуру его образования. Большинство расчётных значений оказалось в пределах 627–725 °C, отдельные — достигали 885 °C.
По объяснению Дмитрия Конопелько, приведённому в сообщении пресс-службы СПбГУ, такой разброс указывает на поступление новых порций более горячего расплава. Подземное скопление магмы получало дополнительный приток тепла и вещества.
Два источника будущего гранита
Исследователи предлагают следующий сценарий. Сначала в глубине находился расплав, возникший при частичном плавлении пород земной коры. Затем к нему поступала более горячая магма из глубинных слоёв Земли.
Эти расплавы различались по температуре и химическому составу. Их взаимодействие меняло условия роста минералов и способствовало появлению характерных оболочек вокруг крупных кристаллов.
Таким образом, в гранитах сохранились признаки участия двух источников вещества: земной коры и расположенной под ней мантии.
Что происходило под Памиром
Остаётся более глубокий вопрос: почему горячее вещество вообще получило возможность подняться к земной коре?
По мнению авторов, результаты лучше всего согласуются со сценарием, при котором тяжёлые участки твёрдой мантии под континентом погружались глубже. На их место поднималось более горячее вещество. Оно нагревало нижние слои земной коры, вызывая частичное плавление пород и образование магмы.
Геологи называют такой процесс удалением или отслоением литосферной мантии. Для Джамакского массива это предложенная исследователями модель, которую поддерживают возраст и химический состав изученных пород.
Полученная дата относится к образованию конкретных гранитов. Работа помогает восстановить один из эпизодов долгой истории Памира: пока столкновение континентов перестраивало регион, глубоко под поверхностью двигалось горячее вещество, плавились породы и росли кристаллы. Следы этих процессов сегодня можно изучать в камне, выходящем на поверхность в памирских горах.
