Исследователи из НГУ и Института геологии и минералогии СО РАН, изучив поведение талька при высоких давлениях, выяснили, что в составе этого минерала вода с поверхности может погружаться до 300 км в толщу земных недр. Результаты исследования представлены на днях на объединённой конференции Международной ассоциации по использованию высоких давлений в науке и технике (AIRAPT) и Европейского общества по исследованиям при высоких давлениях (EHPRG) в Мадриде.
Алмазные наковальни, использующиеся при исследованиях
Тальк – минерал от белого до светло-зелёного цвета, водосодержащий силикат магния. Используется как один из основных компонентов косметики и детских присыпок.
Подробнее о проведенной работе пресс-службе НГУ рассказал ассистент кафедры общей и региональной геологии НГУ, м.н.с. лаборатории сверхвысоких давлений Института геологии и минералогии СО РАН Сергей Ращенко.
– Наши исследования сосредоточены на водосодержащих минералах, устойчивых при высоких давлениях и температурах – потенциальных «транспортёрах» воды с земной поверхности в недра планеты. Их изучение необходимо для понимания того, как происходит обмен веществом, в нашем случае водой, между поверхностью и глубинными оболочками Земли. Для экспериментального моделирования глубинных условий мы создаём высокие давления с помощью конических наковален, изготовленных из кристаллов алмаза. Уникальная твёрдость алмаза в сочетании с очень малым диаметром (не более миллиметра) рабочих площадок наковален позволяет сжимать заключённый между ними образец до давлений в миллионы атмосфер, – рассказал он.
Как пояснил учёный, классические взгляды предполагают, что вся вода, содержавшаяся в недрах планеты, ещё на ранних этапах её развития переместилась на поверхность, образуя океан. В рамках этой модели также считается, что водосодержащие минералы, захваченные погружающимися в мантию литосферными плитами, не могут транспортировать воду в недра, так как разлагаются при высокой температуре, позволяя воде улетучиваться в ходе вулканических извержений. Последние геофизические исследования, обнаружившие в мантии горизонты с повышенным содержанием воды, а также сделанная в прошлом году уникальная находка водосодержащего включения в алмазе с глубины в 600 км вступают в противоречие с этими взглядами.
Для исследования возможности транспорта воды в мантию ученые из НГУ и ИГМ СО РАН выбрали такой водосодержащий минерал как тальк. В своё время экспериментальные исследования показали, что при давлении выше 50 000 атмосфер расстояние между слоями в структуре талька увеличивается и в получившееся пространство внедряются молекулы воды. Недавняя находка «гидратированного талька» в кимберлите с глубин в сотни километров еще больше подогрела интерес исследователей.
Источник СИ «SPRING-8»
– Перед нами стояла задача установить диапазон температур и давлений, в которых может существовать «гидратированный тальк». Проведя эксперименты на японском ускорительном комплексе «SPRING-8», мы показали, что он стабилен до давления в 100 000 атмосфер, что соответствует глубине 300 км. При более высоких давлениях, то есть на больших глубинах, он распадается. Таким образом, в составе талька вода может перемещаться с поверхности Земли на расстояние до 300 км вглубь планеты. Впрочем, учёный пояснил, что в реальности в транспорте воды в мантию скорее всего участвует последовательность многих водосодержащих фаз, в которой «гидратированный тальк» играет роль промежуточного «контейнера» воды в диапазоне глубин примерно от 150 до 200 км, - отмечает ученый.
Фото: фотографии предоставлены Сергеем Ращенко
