Ученые опубликовали результаты изучения происхождения алмазов
На сайте журнала "Nature Communications" опубликовано исследование, посвященное изучению происхождения алмазов. В данной работе ученые акцентировали свое внимание на изучении карбонатных фаз, которые являются одними из основных углеродсодержащих минералов в мантии Земли. Карбонаты представляют собой группу минералов, содержащих карбонатный ион (CO32−) и металл (железо или магний). Ученые изучили поведение чистого карбоната железа FeCO3 (называемого сидеритом) при экстремальных температуре и давлении (более 2500 К и 100 ГПа), покрывающих всю мантию Земли.
"Этот карбонат железа представляет особый интерес из-за его устойчивости в низких температурах мантии из-за спинового перехода. Кроме того, кристаллохимия карбонатов высокого давления резко отличается от кристаллизации в условиях внешней среды", — объясняет Елена Быкова из Университета Байройта.
Для изучения стабильности карбоната железа (FeCO3) исследователи провели эксперименты с помощью трех каналов синхротронного излучения ESRF: ID27, ID18 и ID09a (теперь ID15b), что позволило увеличить давление и температуру до нужных параметров. "Благодаря этому у нас появились уникальные данные, которые в конечном итоге позволили выявить новых носителей карбоната внутри нижней материи Земли и показать механизмы их формирования", — говорит Валерио Серантола.
При повышении температуры при давлении выше 50 ГПа FeCO3 распался и образовал оксиды железа. При более высоких давлениях (выше ~ 75 ГПа) ученые обнаружили два новых соединения: ортокарбонат тетраурона ((III), Fe43+C3O12) и диэрон ((II) diiron (III)). "До сих пор эксперименты в области структуры карбонатов при высоком давлении не были настолько удачны, чтобы можно было говорить о карбонатной кристаллохимии. Полученные нами данные показывают, что, хотя кристаллическая структура может быть найдена и в силикатах, в природе ее аналогов не существует", — подчеркивает Быкова.
В ходе эксперимента также удалось обнаружить, что одна фаза, тетракарбонат (Fe4C4O13), сохраняет свою структуру даже при высоких давлениях вдоль всей геотермы до 2500 км, что близко к границе между мантией и ядром. Таким образом, экспериментально подтвердилось, что окислительно-восстановительная реакция может сохранять карбонаты в мантии Земли. "Данное исследование показывает важность в глубинном круговороте углерода окислительно-восстановительных реакций, которые неразрывно связаны с круговоротом и других летучих элементов, таких как кислород", — подчеркивает Кэтрин МакКэммон из Университета Байройта.
Д. Савинова
Сопутствующие ссылки:
Статья в журнале Nature Communications