Ученые выяснили, что происходит с карбонатами при погружении литосферных плит в мантию Земли

Новосибирск. 22 августа. ИНТЕРФАКС - Ученый из Новосибирского госуниверситета, доцент Геолого-геофизического факультета Павел Гаврюшкин совместно с российскими и зарубежными коллегами открыл новый класс соединений, образующихся при погружении океанической коры Земли в глубины мантии, сообщает пресс-служба НГУ.

Океанические литосферные плиты "подныривают" под континентальные в зонах глубоководных желобов, этот процесс называется субдукция. Океанические плиты могут достигать нижней мантии и даже границы мантии и ядра.

В ходе этого погружения карбонаты, отлагающиеся на поверхностях океанических плит, испытывают колоссальные давления до 125 ГПа и температуры до 3000 К (2726,85 градусов по Цельсию).

При таких давлениях с минералами происходят самые разнообразные фазовые превращения, включающие плавление и разложение, образующийся при этом диоксид углерода может возвращаться в атмосферу при извержении вулканов по границам зонам субдукции.

Гаврюшкин отмечает, что с помощью расчетов удалось рассмотреть широкий спектр карбонатов, включающий литий, натрий, калий, натрий, калий, магний, кальций, стронций, барий и свинец и обобщить на них общие закономерности изменения структуры, которые происходят при высоких давлениях.

Исследования проводились на протяжении 10 лет, часть экспериментов, особенно связанных с использованием синхротронного излучения, проводилась совместно с зарубежными коллегами из Японии, Словении, Швеции, США и Германии.

"Прорывные результаты по синтезу предсказанных ученым ортокарбонатов были получены им совместно с коллегами из университета имени Гете (Германия, Франкфурт-на-Майне) и центра GFZ (Потсдам) . В рамках этого исследования Павлом Гаврюшкиным с коллегами было показано, что в области высоких давлений карбонаты могут реагировать с оксидами, давая ортокарбонты. Это было предсказано теоретическими методами и впоследствии подтверждено в многочисленных экспериментах", - говорится в сообщении.

Выяснилось, что в карбонатах при большом давлении и высокой температуре происходит перестройка атомов, чем-то подобная той, которая имеет место при превращении графита в алмаз. В карбонате, как и в графите, углерод имеет треугольную координацию, а в ортокарбонате, как и в алмазе, - тетраэдрическую.

"Мы предполагаем, что реакция образования ортокарбонатов, в частности ортокарбоната магния, не только может быть проведена в идеализированных лабораторных условиях, но может иметь место и в глубинных оболочках Земли, принципиально влияя на глобальный цикл углерода", - говорит ученый.

Были обнаружены новые фазы, стабильные при высоких давлениях, для карбонатов кальция, стронция, бария, свинца, натрия, калия и железа, показана возможность образования ортокарбонатов в результате реакции карбонатов и оксидов в области высоких давлений и температур, а также выявлено существование пирокарбонатных структур кальция и бария.

Полученные нами данные расширяют существующие знания о глобальных процессах, которые происходят в недрах планеты.