Прикладная геология, как она есть

Добрый день! Гуляя в отпуске по Карпатам, рядом с железнодорожным полотном был найден сей объект

Камень с (похоже) металическими прожилками. Металл серого цвета, не магнитится. Т.к. я не химик и не обладаю реактивами, не могу утверждать, что это даже металл. Подскажите, что это может быть?

Канадские исследователи изучили состав пород, вышедших на поверхность при появлении первых континентов. По итогам анализа выяснилось, что новая земная кора возникла не в результате движения тектонических плит, а из-за процессов в океанических плато молодой Земли.

Первые континенты на Земле возникли в катархейском эоне 4,57 миллиарда лет назад. Тогда на поверхность стали выходить породы, состоящие из тоналита, трондьемита и гранодиорита (сокращенно ТТГ). Эту группу тесно связывают с начальной тектоникой плит. Однако научное сообщество до конца не понимало происхождение этих горных пород.

Считается, что образование ТТГ проходило в два этапа: выделение исходного комплекса минералов, по составу соответствующего толеитовым магмам, а затем его плавление. Некоторые эксперименты показывали, что ТТГ формируются из расплавленной базальтовой коры. Но в то же время на место прародителей ТТГ претендуют и прочие метаморфические породы, которые развивались при других условиях.

Чтобы получить четкое понимание о происхождении группы ТТГ, канадские геологи решили изучить количественное содержание титана и ниобия в родительских расплавах. Два этих элемента выбрали по нескольким причинам: они несовместимы, неподвижны в жидкости и наиболее распространены. Научная работа вышла в журнале Nature Communications.

На картинке выше: Схема магматизма ТТГ и последующих процессов. A) Развитие ранней коры и постепенное захоронение ее средней и нижней частей; B) ТТГ-магматизм, вызванный плавлением нижнекоровых пород, нагретых выше температуры затвердевания в результате потепления Мохо; C) Расслоение метагаббровых реститов и санукитоидный магматизм, вызванный декомпрессионным плавлением метасоматизированной мантии, выходящей в зоны залегания; D) Термическая релаксация после удаления корня коры вызывает низкоградусное плавление средней коры, что приводит к поздней стадии К-гранитного магматизма

«Мы отследили особый набор микроэлементов, не изменившихся и сохранивших ряд признаков исходной магмы, из которой образовалась новая кора ТТГ. Эти элементы позволили нам проследить химические изменения, через которые прошли магмы ТТГ, и состав расплавов, выяснив их первоначальное состояние и источник — скорее всего, разновидности габбро», — отметил автор исследования Матисс Смит.

Геологи проанализировали данные обо всех найденных образцах породы ТТГ и построили модель ее возникновения. Согласно ей, ТТГ и более ранние породы появились в результате захоронения и плавления предшествующей коры, которая, как предполагают ученые, напоминала океаническое плато. Иными словами, эти породы образовались внутри коры, а не в результате столкновений литосферных плит.

«Всегда существовал вопрос „курицы и яйца“: что появилось раньше — тектоника плит или магматизм ТТГ для создания новой континентальной коры. Мы показали, что на самом деле эти вещи могут быть не связаны напрямую. Признание типа исходной породы делает этот скачок возможным, а также снимает необходимость объяснять рост первых настоящих континентов другими механизмами, например метеоритным ударом», — заключил Матисс Смит.

Международная группа геофизиков изучила облик внутреннего ядра Земли, чтобы выяснить, какой у него тип тепловой конвекции. В ходе исследования ученые обнаружили самые горячие и самые холодные точки в центре планеты.

На изображении выше: внутреннее ядро Земли, обработанное сейсмическими волнами PKIKP для двух разных регионов. Выборка траектории лучей PKIKP для внутреннего ядра, используемая в данном исследовании, показана для (A) Северной и Южной Америки в квазизападном и (B) Австралазии в квазивосточном полушарии. Слева — прозрачные земные недра, справа — увеличенное внутреннее ядро (красное). Красные точки — землетрясения, зеленые — сейсмоприемники. Лучи аппроксимируют траектории волн PKIKP, и их цвет пропорционален остаточному времени хода PKiKP-PKIKP относительно среднего значения

Современное представление о ядре Земли как о неоднородном объекте, состоящем из внутреннего (твердого) и внешнего (расплавленного) слоев, сформулировал в 1936 году датский физик Инге Леманн. Со временем методы исследования внутренностей нашей планеты совершенствовались — и понимание его устройства расширялось. В частности, внутреннее ядро Земли играет пассивную, но важную роль в перемешивании внешнего и, как следствие, поддержании постоянства магнитного поля.

Однако, по объективным причинам: внутреннее ядро находится на глубине более пяти тысяч километров, человечество знает про центр Земли далеко не все. Например, температура плавления железа, основного компонента внутреннего ядра, при том давлении, что существует на такой глубине, варьирует от 5000 Кельвин (4726,85 °C) до 7000 Кельвин (6726,85 °C) в зависимости от примесей и условий. Также неопределенной остается и теплопроводность сердцевины.

Группа геофизиков из Австралии, Китая и Европы решила узнать, какой тип термоконвекции присущ внутреннему ядру Земли. Для этого специалисты собрали данные о времени и длине пробега волн PKIKP и PKiKP (они проходят сквозь центр планеты, только первые проникают под границу внутреннего ядра и возникают на сейсмограммах раньше, а вторые отражаются от нее и возникают позже). Высчитав разницу между временем двух волн (всего их 5477), ученые построили трехмерную модель верхнего слоя внутреннего ядра Земли с его температурными отпечатками. 

На картинке выше: карты температурного поля во внешней части внутреннего ядра с контурами и линиями течения. (A) Карты центрированы на 0° (вверху) и 180° (внизу). Обратите внимание, что температуры на этой карте варьируются от -200 до 600 °C от средней температуры поверхности. (B) Линии течения для модели 1 в самых внешних 15% внутреннего ядра в области, определяемой плотностью томографической модели, показанной красным (высокая температура)/синим (низкая температура) цветами на разрезе по глубине. Маркеры деформации введены на глубине и прослежены на полуобороте по мере их распространения по поверхности. (C) Как и (B), но для модели 2, в которой вводится застойный внутренний слой ядра

Полученная томограмма внешнего слоя внутреннего ядра глубиной 100 километров выявила несколько особенностей. Волны сжатия (обозначаются буквой P) проходили восточное полушарие с большей скоростью, чем западное — хотя в этом регионе был выступ от центральной Атлантики до Центральной Америки, который P-волны пробегали быстро. Измерив температуру по затуханию волн, исследователи обнаружили самую холодную область под северной частью Атлантического океана — температура поверхности внутреннего ядра там ниже средней на 200 Кельвин.

Самые горячие точки находились по бокам от холодной — в северной части Южной Америки, там температура на 600 Кельвин выше среднего, и широкая область на юге Азии от Средиземноморья до восточной Австралазии, она горячее на 300 Кельвин. На основе этих данных авторы предположили, что кристаллы железа во внутреннем ядре, вероятно, ориентированы радиально в сторону от горячих точек вдоль поверхности. Эти анизотропные особенности говорят о сложном устройстве тепловой конвекции в центре Земли: существуют как внутренние, локализованные источники нагрева, так и нелокализованные.

Своеобразную анизотропную ориентацию кристаллов железа авторы объяснили тем, что в прошлом, возможно, вся поверхность внутреннего ядра подвергалась конвекции. В результате возникла устойчивая структура, а когда ядро остыло, его сердцевина перестала конвектировать и кристаллы застыли в той ориентации, которую засекли датчики сейсмографов. А внешняя оболочка тем временем продолжает участвовать в теплообмене.

По материалам