Экспедиция Института геологии и минералогии СО РАН: шаг к тайнам мантийных глубин
Фото: scientificrussia.ru
Летом 2025 года группа учёных Института геологии и минералогии им. В.С. Соболева СО РАН, под руководством доктора геолого-минералогических наук Андрея Викторовича Корсакова, отправилась в одну из самых отдалённых и уникальных геологических областей мира — Восточный Памир. Эта экспедиция стала этапом в реализации крупного гранта Российского научного фонда, и её основная цель заключалась в поиске уникальных пород земной коры, которые когда-то пребывали на невероятных глубинах в мантии и позже поднялись на поверхность. Новая экспедиция не только расширяет знания о процессах, происходящих на границе мантии и коры, но и открывает перспективы для поиска редких минералов, включая метаморфогенные алмазы.
Выдающиеся открытия и научные вехи
Долгое время считалось, что земная кора погружается не глубже 60 километров, однако революционные находки известных исследователей — Дэвида Смита, Кристиана Шопена, а также выдающихся советских и российских учёных Николая Леонтьевича Добрецова, Николая Владимировича Соболева и Владислава Станиславовича Шацкого — доказали, что реальная глубина может превышать 120 километров. Обнаружение минералов коэсита и алмаза в земной коре свидетельствует о том, что участки коры способны погружаться на экстремальные глубины, переживать радикальные изменения и даже возвращаться обратно на поверхность. Такие метаморфические комплексы, формирующиеся при давлении свыше 2,8 ГПа, являются уникальным окном в недра Земли.
Загадки процессов на мантийных глубинах
По оценкам специалистов, до 80% объёма погружённого корового материала без следа растворяется в мантии. Однако эти процессы не носят повсеместный характер и обычно происходят в особых зонах столкновения литосферных плит. Именно в таких местах, по словам Андрея Корсакова, происходят сложные процессы сепарации и выделения флюидов, а при высоких давлении и температуре — частичного расплавления материала коры. Значение этих процессов сложно переоценить: на них завязаны перераспределение элементов, формирование новых горных пород и обогащение недр полезными веществами. В некоторых случаях материал земной коры успевает заново сформировать свою минеральную структуру, но ещё чаще он оказывается почти полностью разрушен, растворён, приобретая иной состав.
Путь пород из мантии на поверхность: медленно и стремительно
Метаморфические породы, пережившие сверхвысокое давление, могут подниматься к поверхности при помощи медленных геологических процессов, которые длятся миллионы лет. За это время минеральный состав таких пород претерпевает значительные изменения, формируются новые ассоциации. Однако иногда происходят взрывные извержения, при которых глубокозалегающие ксенолиты попадают на поверхность чрезвычайно быстро, практически мгновенно с точки зрения геологии. За это время в породах практически не успевают начаться процессы преобразования, что делает такие "посланцы из глубин" необычайно ценными для науки. В местах подобных извержений формируются диатремы — вертикальные каналы, наполненные фрагментами глубинных пород и вулканическими материалами. Именно подобные образования встречаются в горах Восточного Памира.
Восточный Памир: лаборатория природы под открытым небом
Горные районы Восточного Памира — одно из немногих мест на планете, где регулярно фиксируются выходы на поверхность пород, побывавших на значительных глубинах в мантии. Здесь встречаются трубки взрыва — естественные геологические структуры, наполненные удивительными по составу породами, которые содержат не только свидетельства высоких давлений и температур, но и информацию о древних геодинамических процессах. Именно за такими уникальными образцами исследователи института под руководством Андрея Викторовича Корсакова отправились в этот суровый край.
Международные и российские научные традиции
Исследования, ведущиеся сотрудниками Института геологии и минералогии им. В.С. Соболева СО РАН, продолжают лучшие традиции российской и мировой школы геологических наук. Вклад таких крупных учёных, как Николай Леонтьевич Добрецов, Николай Владимирович Соболев, Владислав Станиславович Шацкий, а также зарубежных коллег Дэвида Смита и Кристиана Шопена воспринимается научным сообществом как символ преемственности и сотрудничества. Обеспечив финансирование экспедиции, Российский научный фонд содействует глубокому научному исследованию важнейших геологических процессов, происходящих в недрах Земли, и перспективам освоения новых минеральных ресурсов.
В целом, работы Института геологии и минералогии имени В.С. Соболева СО РАН, осуществляемые в Новосибирске и в экспедициях на Восточном Памире, открывают фундаментально новые подходы к изучению эволюции глубинных слоёв нашей планеты. Результаты этих исследований имеют не только академическую, но и прикладную ценность — от понимания формирования полезных ископаемых до оценки минерального богатства регионов. Таким образом, сибирские учёные вносят важный вклад в решение актуальных задач геологии и развивают уникальную российскую научную школу, готовую к новым достижениям и открытиям.
В ходе экспедиции на Памир перед исследователями стояла значимая задача — выяснить, могут ли в этом регионе быть месторождения метаморфогенных алмазов. Алмаз представляет собой не только ценный минерал с выдающимися физическими качествами, но и служит геологическим индикатором экстремальных условий — ведь он формируется только при очень высоком давлении. Его путь начинается с обычного углерода: органические вещества разлагаются до графита, а тот, погружаясь всё глубже в мантию Земли, сталкивается с увеличивающимися температурой и давлением. Именно в этих условиях — и с активным участием флюидов или расплавов — графит преображается в алмаз. Обнаружение крошечного кристалла алмаза в горной породе указывает на её происхождение с глубины не менее 120 километров. Более того, алмаз гораздо дольше других метаморфогенных минералов и пород сохраняет свои качества на поверхности планеты, легко перенося изменения температуры и давления. Благодаря такой стойкости, этот минерал способен рассказать учёным удивительно много о древней истории Земли.
Почему алмазы так важны для геологов?
Основная ценность алмазов выходит за пределы ювелирной красоты. Эти кристаллы — настоящие свидетели геологических процессов. Они позволяют определить, насколько глубоко залегали породы, узнать об их составе и условиях образования, а также выявить наличие ультравысоких давлений, не характерных для большей части земной коры. Наличие алмаза в пробе часто указывает на уникальные геологические сценарии, к тому же этот минерал отличается поразительной устойчивостью к внешним факторам — не разрушается и сохраняет исходную структуру даже после выхода на поверхность.
Неоднозначные находки и сложность решений
Однако демонстрировать уверенность в природном происхождении найденных алмазов не всегда возможно. На всех этапах работы — от забора проб до обработки в лаборатории — применяется оборудование, в том числе с содержанием алмаза: буровые наконечники, шлифовальные круги, отрезные диски. Из-за этого есть риск, что образцы будут загрязнены искусственными кристаллами. Как определить, настоящий ли это алмаз из недр или же он попал в породу случайно во время подготовки исследуемого материала? Подобный вопрос встал и перед исследователями Памира, ведь аналогичные мельчайшие кристаллы были обнаружены в некоторых пробах. Специалисты из Сибири, много лет работающие с породами сверхвысоких давлений, поставили перед собой амбициозную задачу — абсолютно точно подтвердить либо опровергнуть присутствие естественных метаморфогенных алмазов в регионе.
Научные открытия экспедиции: выводы и аргументы
После тщательного изучения собранных материалов специалисты пришли к единому мнению: образование метаморфогенных алмазов на Памире маловероятно. Как отмечает Андрей Корсаков, хоть стопроцентная гарантия невозможна, все научные признаки свидетельствуют о слишком малой глубине поднятия пород. В случае, если бы алмазы формировались непосредственно здесь, должны встречаться определённые спутники-минералы с характерным составом. Например, гранаты с включениями натрия или калий в структуре клинопироксена — эти элементы появляются лишь при достаточном давлении. Однако в изученных образцах таких особенностей найдено не было. Кроме того, для появления алмаза жизненно необходим источник углерода — графит, карбонаты, либо углекислота. При этом графит обнаружился только в гранулированных ксенолитах верхних слоёв земной коры, что также подтверждает слишком малую глубину их образования. Всё это указывает на то, что ждать находки природного метаморфогенного алмаза на Памире не стоит.
Экспедиция: испытания, открытия и дружба народов
Экспедиция длилась почти месяц и стала настоящим испытанием выдержки и профессионализма. За это время команда преодолела почти тысячу километров по Памирскому тракту — непростому маршруту, ведущему в один из самых труднодоступных районов, где помощь в экстренной ситуации могла быть недоступна. Для повышения мобильности исследователи взяли два надёжных автомобиля. Этот выбор оказался правильным: опытные команды таджикских водителей не раз выручали экспедицию, а также обеспечили возможность разбить базовый лагерь максимально близко к точкам исследований.
Базу организовали на высоте 4200 метров — уже здесь ощущается разрежённый воздух, что непросто переносится даже подготовленными жителями равнин. Каждый день исследователи уходили в радиальные выходы к целевым объектам, проходя по 5 и более километров и набирая 500–700 метров высоты. Однажды научная группа работала на высоте более 5000 метров — в экстремальных условиях, где даже простая физическая работа требует значительных усилий. Обратно в лагерь учёные возвращались нагруженными: за спиной у каждого — по 30–40 килограммов ценных образцов, ведь для объективных выводов необходима достаточная статистика находок и проб. Большим подспорьем стала забота водителей: они обеспечивали команду горячей едой, что особенно важно на высоте, где вода закипает при 85 ℃, а приготовление ужина требует времени и терпения.
Бесценный научный результат и продолжение работы
За время работы участники экспедиции собрали более 600 килограммов образцов. К завершению путешествия весь этот ценный материал был доставлен в Новосибирск, где теперь, в лабораториях Института геологии и минералогии СО РАН, специалисты приступили к следующему этапу: распилу и шлифовке проб для проведения детальных минералогических анализов. Этот этап исследований открывает новые перспективы для геологической науки, позволяя узнать ещё больше о далёких глубинных процессах, формирующих лик планеты.
Путешествие на Памир стало незабываемым не только благодаря масштабным научным результатам. Оно сплотило команду, подарило общение с гостеприимными жителями региона, принесло ценные данные и уверенность, что даже самые труднодоступные уголки мира могут раскрыть свои тайны пытливому уму. Экспедиция доказала: несмотря на суровые условия высокогорья и множество научных загадок, стремление к знаниям и готовность к новым открытиям приносят вдохновляющие результаты. Будущее геологических исследований в Памире выглядит многообещающе — и каждая экспедиция делает этот район чуточку ближе к разгадке своих сокровищ.
Новые горизонты в исследовании земной коры
В наши дни научное сообщество уделяет всё больше внимания процессам преобразования глубинных пород, ведь они хранят ключ к разгадке истории Земли. Сегодня перед исследователями стоит увлекательная задача — выяснить, как происходит частичное плавление корового материала. Особый интерес представляют стекловидные расплавные включения, которые можно найти в большинстве ксенолитов. Эти микроскопические стеклянные капли образовались в результате мгновенного остывания расплава при его стремительном подъёме на поверхность. Где именно они встречаются в минералах, по какому сценарию протекает плавление и какие по составу расплавы образуются – всё это вопросы, которые учёные страстно стремятся решить.
Объединяя усилия и опыт, команда под руководством Андрея Корсакова работает в рамках грантового проекта Российского научного фонда (РНФ), ставящего глобальную цель — раскрыть механизмы минералообразования в условиях высоких давлений, характерных для глубинных областей коры. Это значит, что перед специалистами открываются уникальные возможности реконструировать древние процессы, происходившие на планете миллионы лет назад.
Исследование ведётся на базе гранта РНФ (24-17-00164 «Высокобарическое (~3 ГПа) плавление корового материала и генерация различных типов расплавов в орогенных комплексах»). Удивительно, насколько богатым на открытия становится изучение этих глубинных процессов — ведь каждая новая находка не только приближает нас к пониманию эволюции нашей планеты, но и вдохновляет на дальнейшие свершения в геологии.
Вклад Сибири в мировую науку
Важная часть исследования проходит при активной поддержке СО РАН, где специалисты делятся своим опытом и знаниями для формирования репрезентативной базы данных. Именно тщательный анализ стекловидных включений, их свойств и состава помогает исследователям делать достоверные выводы о термодинамических условиях их образования. Уникальные методы диагностики, используемые в ИГМ СО РАН, позволяют получать сведения, аналогов которым нет в мире. Такие исследования становятся не только важным вкладом в отечественную науку, но и поднимают престиж страны на международной научной арене.
Открытия, происходящие на базе передовых российских лабораторий, несомненно служат стимулом для новых поколений учёных, вдохновляя их продолжать раскрывать тайны недр Земли. Глубокое понимание процессов, формирующих кору, формирует прочную основу для развития геологических наук, а также способствует осознанию уникальности нашей планеты. С оптимизмом взирая в будущее, исследователи уверены — именно наука является движущей силой прогресса и успешного развития общества.
Информация предоставлена Управлением по пропаганде и популяризации научных достижений СО РАН
