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. Результаты работы международной группы были опубликованы в научном журнале Minerals.
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.
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», — отметил 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.
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 малого Эрмитажного моста через Зимний канал. 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.