Субдукция — процесс погружения литосферных плит в мантию — является ключевым элементом тектоники плит и важнейшим фактором эндогенной активности Земли. Субдукционные процессы определяют формирование горных систем и островных дуг, вулканизм и сейсмичность, глобальный круговорот химических элементов и воды, метаморфизм и метасоматоз, а также другие фундаментальные геологические явления. Многие аспекты этих процессов остаются предметом активных научных дискуссий, включая фундаментальные вопросы — время зарождения субдукции, её режимы, особенности и роль в геологических процессах на различных этапах истории Земли.
В цикле статей процессы субдукции исследовались с использованием различных подходов, включающих реконструкцию термодинамических условий образования метаморфических пород высокого давления, эксперименты на установке высокого давления, а также суперкопьютерное петролого-термомеханическое моделирование.
Примененный при моделировании передовой расчетный код учитывает широкий спектр параметров и эффектов, таких как реология пород, фазовые переходы, эклогитизация, минеральные реакции в том числе гидратации и дегидратации, частичное плавление пород, миграция флюидов и расплавов, эрозия и многие другие эффекты. Задание в моделях различных температур мантии, соответствующих разным этапам геологической истории Земли, позволило впервые выявить принципиальные различия между ранней и современной Землей в глубине и характере круговорота воды, открыть новый механизм образования алмазоносных мантийных «килей» под кратонами в раннем докембрии, обосновать масштабное формирование континентальной коры при архейской субдукции, раскрыть механизм образования ультравысокотемпературного метаморфизма в докембрии.
В рамках экспериментального подхода установлены ранее неизвестные особенности флюидно-магматического взаимодействия и режимы миграции жидкостей на границе кора-мантия для различных литологических типов пород, характерных для зон субдукции. Ряд особенностей этих процессов был подтвержден с помощью петрологических методов исследования в породах высокого давления на Урале и количественно охарактеризован с помощью термодинамического моделирования.
Результаты исследований заложили основу для интерпретации петролого-геохимических и геофизических данных в орогенных поясах и зонах субдукции, разработки моделей алмазо- и магмообразования и исследований глобального цикла воды, связывающего глубинную динамику Земли с её гидросферой, открыв новые горизонты для междисциплинарных исследований.
Результаты исследований получили международное признание, были представлены в ведущих отечественных и зарубежных журналах, доложены на пленарных заседаниях крупных научных конференций и активно используются в учебном процессе МГУ.