Российские геологи провели исследование и выяснили условия образования павловских гранитов — одних из самых распространенных пород на Воронежском кристаллическом массиве. Оказалось, что высказанная ранее исследователями гипотеза неверна. Статья с результатами исследования опубликована в журнале Precambrian Research.

Воронежский кристаллический массив — это выступ древнего фундамента, возраст которого составляет от 2 до 3,5 миллиарда лет. Он покрыт слоем осадков, который состоит из глин, песчаников, мелов и известняков палеозоя и мезозоя. На Украинском щите фундамент составляют граниты, гнейсы и габбро, которые находятся на поверхности. А вот на Воронежском массиве они перекрыты осадочными породами. Есть всего три места, в которых древние граниты выходят на поверхность. Все они находятся на юге Воронежской области в пойме Дона и называются павловскими гранитами.

Эти места изучаются с XIX века, но до сих пор исследователи не до конца понимали, как образовались эти породы, в какой тектонической обстановке и при каких физико-химических условиях. Все это обуславливалось недоступностью точных методов исследования, таких как изотопная и элементная геохимия, локальное прецизионное изотопное датирование возраста пород.

Теперь исследователи из Воронежского государственного университета смогли проанализировать породы и погрузиться глубже в их историю: от зарождения магм в очагах плавления, их внедрения и кристаллизации до тектонических обстановок. Чтобы сделать это, ученые воспользовались методами очень точного анализа соотношения изотопов урана и свинца. Это позволило авторам определить возраст содержащихся в павловский гранитах циркона (ZrSiO₄) и титанита (CaTiSiO₅). Такой анализ показал, что павловские граниты образовались примерно 2 млрд 70 млн лет назад. 

Ранее геологи полагали, что павловские граниты образовались посредством постколлизионного магматизма. Этот процесс происходит при столкновении тектонических плит. При этом наблюдается выравнивание мощности земной коры. Сверху происходит эрозия — разрушение гор, а снизу — переплавление киля, который опустился в мантию. Погружение пород коры в верхнюю мантию нарушает ее равновесное состояние, и киль начинает плавиться, а расплавы внедряются в кору. Из-за этого в коре возникают очаги зарождения гранитных магм.

Однако новое исследование показывает, что павловские граниты образовались по другому механизму — субдукционному. Он связан с погружением одной плиты под другую. При этом часть погружающейся коры начинает плавиться в верхней мантии. Возникающие расплавы проникают при этом в кору и провоцируют в ней зарождение очагов плавления, из которых образовались павловские граниты.