Камень Исаакиевского собора: раскрыт механизм формирования гранита рапакиви

Профессор Санкт-Петербургского государственного университета Дмитрий Конопелько (кафедра региональной геологии) в составе международной группы учёных исследовал граниты рапакиви на территории Центрального Памира — уникального высокогорного плато в Таджикистане. Эта порода широко распространена в Карелии и хорошо известна петербуржцам: из неё сделаны колонны Исаакиевского собора и некоторые набережные Невы. Главная особенность рапакиви — необычная структура с крупными округлыми зёрнами (овоидами) розового калиевого полевого шпата, окружёнными каймой серого плагиоклаза. Название породы происходит из финского языка и переводится как «гнилой», или «крошащийся», камень — из-за склонности к выветриванию. Результаты опубликованы в журнале Minerals.

Принято считать, что рапакиви — результат смешения расплавов разного состава, однако эта модель не объясняет, как такие породы появляются в зонах столкновения континентов. Чтобы найти ответ, учёные применили несколько методов: датировали кристаллы циркона уран-свинцовым методом, изучили их микроэлементный состав, а также разобрались в химии минералов и самих пород. Часть работ проводилась с использованием оборудования ресурсного центра «Геомодель» Научного парка СПбГУ. Исследование показало, что граниты рапакиви Центрального Памира появились 40 миллионов лет назад — в ходе относительно короткого этапа магматической активности в среднем эоцене, что соответствует началу грандиозного столкновения Индии и Евразии, повлёкшего формирование горных поясов Памира.

Химический анализ выявил, что граниты Джамакского плутона не похожи на типичные породы других районов мира: они обогащены калием и магнием и относятся к высококалиевой известково-щелочной серии I-типа. Судя по микроэлементному составу, их образование происходило как в результате плавления материала земной коры, так и за счёт вещества мантии. Как рассказал Дмитрий Конопелько, анализ цирконов — минералов-«летописцев» магматических событий — показал, что их кристаллизация в основном шла при температурах 627–725°C, но единичные зёрна складывались при более высоких температурах, до 885°C. Это говорит о том, что в магматическую камеру поступали новые порции более горячего расплава.

Первоначально камера была заполнена гранитным расплавом корового происхождения, а поступающие порции более горячей магмы поднимались из глубин астеносферы — пластичного слоя верхней мантии; смешение различных по составу и температуре расплавов и привело к возникновению структуры рапакиви. С точки зрения тектоники эти данные поддерживают идею о «деламинации» литосферной мантии под Центральным Памиром: нижняя часть континентальной литосферы отслаивается и погружается в астеносферу, а более горячее вещество поднимается в вышележащие горизонты коры и вызывает их плавление. Джамакский плутон, таким образом, служит важным свидетельством мантийно-корового взаимодействия в эпоху коллизии Индии и Азии. Камень продолжает использоваться в отделке Петербурга и сегодня: из него выполнены памятники Николаю Рериху и Александру Карпинскому на Васильевском острове, а также памятный знак «Послание через века» на Университетской набережной.

Фото: пресс-служба СПбГУ