Брызги органики: раскрыта тайна газовых микропузырьков в вулканических породах
Органика из преисподней. В пузырьке размером с пылинку сохранилась химия древней магмы. Ученые нашли в вулканических породах сотни углеводородов и неорганических соединений.
Дмитрий ПавловАвтор Hi-Tech Mail
Углеводороды принято связывать с процессами, происходящими на поверхности Земли и в ее приповерхностных слоях. Но глубоко в недрах планеты химические процессы могут идти по другому сценарию. Исследователи Института геологии и минералогии имени Соболева СО РАН изучили микроскопические включения в минералах вулкана Меньшой Брат на Итурупе и получили данные о составе магматогенного газа.
Находка важна потому, что обычный газ, поднявшийся вместе с магмой к поверхности, уже не обязательно похож на тот, который находился в глубине. При снижении давления летучие вещества покидают расплав, взаимодействуют с породами и грунтовыми водами, а затем смешиваются с атмосферой.
Минеральные кристаллы позволяют обойти эту проблему. Растущий кристалл может захватить каплю расплава или пузырек газа. После затвердевания минерала содержимое оказывается изолированным — своеобразным природным архивом условий, существовавших внутри магматической системы.
Объектом исследования и источником бесценных образцов стал вулкан Меньший Брат, расположенный в кальдере Медвежья на Итурупе. Сама кальдера сформировалась около 410 тыс. лет назад, а Меньший Брат относится к более позднему, посткальдерному этапу вулканизма. В его породах обнаружены магнезиальные базальты, причем содержание оксида магния MgO в исходных расплавах по данным других исследований достигало 15,5%.
Магматический коктейль из 300 веществ
Чтобы добраться до содержимого микроскопических «капсул», ученые использовали беспиролизную газовую хромато-масс-спектрометрию. Образец не нагревают, а механически дробят в потоке гелия, высвобождая газы из включений. Затем вещества разделяются в хроматографе, а масс-спектрометр помогает идентифицировать отдельные соединения.
Так исследователи обнаружили более 300 соединений. Среди них оказались алканы и алкены с углеродными цепочками от C1 до C17, спирты, полициклические ароматические углеводороды, эфиры, альдегиды, кетоны и карбоновые кислоты. Были выявлены также органические соединения с серой, азотом и галогенами. Основными неорганическими компонентами оказались CO2, H2O, SO2 и N2.
Особенно примечательно соотношение компонентов: углеводороды составляли 52–92% газовой фазы включений. Авторы рассматривают обнаруженную органику как результат абиогенного синтеза непосредственно в магматогенных газах. Иными словами, речь идет не о том, что древняя органика каким-то образом просочилась в магму, а о возможном синтезе углеводородного вещества в самой глубинной системе.
Еще одна деталь делает результаты интереснее. В исследованных магмах состав флюида зависел от условий формирования расплава: более глубокие магматические системы отличались большей долей органических соединений, тогда как в менее глубоких возрастала роль воды и углекислого газа.
Полученные данные позволяют рассматривать мантийные и коровые магмы как транспортную систему для углерода, переносящую углеводородное вещество из глубин к земной коре. При этом ученые не утверждают, что обнаружили новый источник промышленной нефти: речь идет прежде всего о фундаментальном понимании процессов внутри Земли.
Есть и вулканологический аспект. Газовые компоненты влияют на поведение магмы при подъеме. Чем быстрее снижается давление, тем активнее расширяются пузырьки. В вязком расплаве это способно резко увеличить внутреннее давление и изменить характер извержения.
Это похоже на бутылку с газировкой. Если вы аккуратно открываете крышку, газ выходит постепенно и напиток остается в бутылке. Но если бутылку потрясти — в природе это быстрый подъем магмы с падением давления, — газы начинают выделяться быстро и лавинообразно. Пузырьки воды и углеводороды мгновенно расширяются, превращая вязкую магму в пену и буквально разрывая гору изнутри.Ильдар Низаметдиновнаучный сотрудник ИГМ СО РАН, к. г.-м. н.
Связь между состоянием магмы и силой извержения подтверждают и другие исследования. Например, опубликованные в 2026 году результаты, о которых писал Hi-Tech Mail, показали, что перегрев магмы способен существенно замедлять кристаллизацию. В эксперименте перегретый расплав оставался жидким более восьми часов вместо ожидаемых 20 минут. Это может решающим образом влиять на скорость подъема магмы, характер извержения и его последствия.
российские ученыеприродаПоделиться
