Результаты работы международной группы были опубликованы в научном журнале Minerals.

Главная особенность гранитов рапакиви — необычная структура с крупными округлыми зернами (овоидами) розового калиевого полевого шпата, окруженными каймой серого плагиоклаза. Название породы происходит из финского языка и переводится как «гнилой», или «крошащийся», камень из‑за склонности к выветриванию. Авторы работы изучают процессы образования структуры рапакиви на примере гранитов Джамакского плутона — крупного тела глубинных магматических пород, выходящего на поверхность в горах Центрального Памира.

Принято считать, что рапакиви — результат смешения расплавов разного состава, но эта модель не объясняет, как такие породы появляются в зонах столкновения континентов. Для поиска ответа ученые применили несколько методов: датировали кристаллы циркона с помощью уран‑свинцового метода, 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.

Оказалось, что граниты рапакиви Центрального Памира появились 40 миллионов лет назад — в ходе относительно короткого этапа магматической активности в среднем эоцене. Этот период геологической истории соответствует началу грандиозного столкновения Индии и Евразии, повлекшего формирование горных поясов Памира.

© Выходы гранитов на противоположном берегу реки Пяндж продолжаются уже на территории Афганистана

Благодаря химическому анализу также удалось установить, 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. При этом, судя по микроэлементному составу изученных образцов, их образование происходило как в результате плавления материала земной коры, так и за счет вещества мантии.

Анализ цирконов (минералов — «летописцев» магматических событий) показал, что их кристаллизация в основном происходила при температурах 627–725 °C, но единичные зерна складывались при более высоких температурах — до 885 °C. Это говорит о том, что в магматическую камеру поступали новые порции более горячего расплава.

Профессор СПбГУ Дмитрий Конопелько

Эксперт СПбГУ уточнил, что первоначально магматическая камера была заполнена гранитным расплавом, имеющим коровое происхождение, а поступающие порции более горячей магмы поднимались из более глубоких горизонтов астеносферы — пластичного слоя верхней мантии. Смешение различных по составу и температуре расплавов и привело к возникновению структуры рапакиви.

© Профессор СПбГУ Дмитрий Конопелько в горах Памира

С точки зрения тектоники полученные данные поддерживают идею о «деламинации» литосферной мантии под Центральным Памиром. Согласно этой модели, нижняя часть континентальной литосферы — жесткой верхней оболочки Земли, включающей земную кору и твердую часть мантии, — отслаивается и погружается в нижележащую астеносферу. Более горячее вещество поднимается в вышележащие горизонты коры и приводит к их плавлению, в результате чего происходит смешение расплавов. Джамакский плутон, таким образом, служит важным свидетельством мантийно‑корового взаимодействия в эпоху коллизии между континентальными массами Индии и Азии, когда структуры Памира только обретали свои современные очертания.

В архитектуре Санкт‑Петербурга гранит рапакиви начал появляться после 1763 года. Его применяли для отделки набережных Невы у Зимнего дворца и Эрмитажного моста через Зимнюю канавку. Впоследствии рапакиви использовали для строительства Петропавловской крепости, Михайловского замка, Казанского собора, Исаакиевского собора и Александровской колонны. Из этого гранита также были изготовлены постаменты многих памятников, в том числе Медного всадника.

Камень продолжает использоваться в отделке Санкт‑Петербурга и сегодня: из него выполнены памятники художнику Николаю Константиновичу Рериху и геологу Александру Петровичу Карпинскому на Васильевском острове, а также памятный знак «Послание через века» на Университетской набережной, создающий перекличку с шедеврами старины.