Российские ученые создали в лаборатории модель вулкана

Ученые из Новосибирска провели эксперимент, в котором воссоздали процессы, происходящие в мантии Земли во время вулканической активности. Таким образом они проверили составленную ранее математическую модель, описывающую эти процессы. Результаты опубликованы в журнале Geochemistry International.

«Представляете, с глубины 40-70 км на поверхность Земли выносятся кристаллические обломки пород, в которых есть открытые полости, в них растут и растворяются кристаллы. Почему так происходит? Согласно теории Дмитрия Кожинского (советского геолога и петрографа, – прим. Indicator.Ru), из глубин верхней мантии Земли к ее поверхности двигаются не только потоки тепла, но и потоки жидких и газообразных флюидов. В результате в сейсмически активных горизонтах литосферы Земли одни элементы замещаются другими, и первозданная картина распределения минералов заменяется другой, потому что происходит растворение минералов флюидами в одном месте и отложение растворенных веществ в другом», – рассказал один из организаторов эксперимента, главный научный сотрудник Института геологии и минералогии СО РАН Виктор Шарапов.

Сотрудники Институт теоретической и прикладной механики СО РАН создали математическую модель этих процессов и написали на ее основе специальный численный код. Для проверки этой модели и проводился эксперимент. С помощью мощного электронного пучка ученые «расплавили» образец ксенолита (обломка горной породы, захваченного магмой и вынесенного на поверхность во время извержения вулкана).

Для облучения ксенолитов был выбран режим плавления, при котором пучок электронов диаметром три-четыре сантиметра воздействует на объект в течение 45 минут. Температура плавления на поверхности составляла примерно 2500 градусов. «Граница плавления медленно опускается внутрь, – пояснил Виктор Шарапов, – а на поверхности кипит расплав, так же, как лава кипит на вулкане, только температура в экспериментах примерно в два раза выше, чем в лаве самого горячего гавайского вулкана». Это позволило получить потоки газов, которые фильтровались по трещинам, растворяли минералы, при этом на холодной поверхности формировались конденсаты. Полученная в эксперименте скорость растворения хорошо согласуется с оценками в рамках математической модели. В условиях лаборатории этот процесс занимает менее 45 минут, а в природе – несколько дней, во время сильных землетрясений.

Эксперимент поможет улучшить прогнозы времени и места сейсмической активности и минимизировать опасности для населения этих районов. Кроме того, исследование дает дополнительную информацию об образовании рудных месторождений.

Пресс-релизы о научных исследованиях, информацию о последних вышедших научных статьях и анонсы конференций, а также данные о выигранных грантах и премиях присылайте на адрес science@indicator.ru.