Ученые-геологи составили исчерпывающий перечень источников образования минералов

Новости МирТесен

Необычное исследование продемонстрировало роль воды в формировании значительной части земных полезных ископаемых; тысячи из них возникли благодаря живым существам, сотни – вследствие деятельности животных, а планета могла приобрести условия для поддержания жизни уже через первые 250 миллионов лет своего существования.

Американские ученые создали каталог, систематизирующий процессы образования всех известных минералов Земли. В результате 15 лет тщательной работы были обобщены данные тысяч предыдущих исследований, информация о 5659 минералов была собрана и структурирована. Этот уникальный каталог позволил разделить минералы на 57 групп в зависимости от их происхождения и показал, что большинство из них сформировались при участии воды. Согласно этим данным, вода – и, возможно, жизнь – могли возникнуть на Земле значительно раньше, чем предполагается. Уникальный каталог обещает новые открытия, а сейчас о нем рассказывается в нескольких статьях ( 1, 2), опубликованных в журнале American Mineralogist.

Минералы обычно классифицируют и рассматривают, основываясь на их химическом составе и кристаллической структуре. Однако исследование, проведенное Робертом Хейзеном и Шонной Моррисон из Института Карнеги, фокусируется на процессах, которые приводят к образованию минералов. Ученые установили, что приблизительно 40 процентов минералов способны формироваться различными способами (включая абиогенные и биогенные процессы), а девять минералов – более чем 15 различными путями. Наибольшее разнообразие путей образования наблюдается у пирита (дисульфида железа), который формируется 26 различными способами, благодаря различным комбинациям исходных веществ, при совершенно разных условиях и в разнообразной среде – от медленных осадочных отложений до столкновений с метеоритами.

Геологи идентифицировали в общей сложности 10556 минералов и изучили механизмы, определяющие их образование. Более 80% из них формируются при участии воды. Приблизительно половина минералов образуется благодаря живым организмам, а треть (1900 штук) – исключительно биогенными способами. 77 «биоминералов» возникают в результате преобразований различных живых структур, например, кораллов, раковин и костей. Также 72 минерала формируются при участии гуано и других отходов жизнедеятельности животных. Кроме того, более 600 минералов возникли благодаря деятельности человека, в том числе 234, образующихся в процессе сжигания угля.

Значительный вклад в многообразие минералов на нашей планете внесли редкоземельные элементы; несмотря на их небольшую концентрацию – не более пяти частей от общего объема земной коры, они присутствуют примерно в 2400 различных минералах. Определенные семейства минералов тесно связаны с ключевыми этапами развития геологической истории Земли. Часть из них возникла во время так называемой «кислородной революции», когда атмосфера планеты начала насыщаться свободным кислородом. Еще одна группа, насчитывающая около 350 минералов, образовалась приблизительно 4,45 миллиарда лет назад, в период формирования обширных водоемов на поверхности Земли.

По мнению исследователей, значительная часть (более 3500) всего минерального разнообразия сформировалась в первые 250 миллионов лет существования Земли. 296 минералов имеют возраст, превышающий возраст нашей планеты, а 97 могли быть доставлены на Землю метеоритами, возраст которых больше, чем возраст Солнечной системы. Это свидетельствует о том, что геохимические условия, благоприятные для развития ранней жизни, сложились на Земле вскоре после ее образования. «Работа кардинально изменяет наше представление о минералах планеты, – добавляет Роберт Хейзен. – Например, тот факт, что более 80 процентов из них образовались в присутствии воды, подчеркивает значимость влаги. Это может объяснить, почему Луна, Меркурий и даже Марс и близко не демонстрируют такого минерального разнообразия».