Оксиды постшпинелевого типа как хранилища коровых элементов в глубинах Земли
16 июня 2026 г.
Учёные впервые исследовали систему MgO–Al₂O₃–Cr₂O₃ при давлениях глубинной мантии. Результаты опубликованы в журнале Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy.
Работу выполнили сотрудники Института экспериментальной минералогии им. академика Д. С. Коржинского РАН, Института физики твердого тела им. Ю. А. Осипьяна РАН, Московского государственного университета им. М. В. Ломоносова и Института геохимии и аналитической химии им. В. И. Вернадского РАН.
Субдукция литосферных плит – один из ключевых процессов, определяющих химическую эволюцию Земли. Вместе с погружающимися в мантию плитами, на глубины свыше 400 км транспортируются многочисленные элементы земной коры, включая кремний, алюминий, кальций, железо и щелочи. Однако до сих пор остается открытым вопрос: в каких минеральных фазах эти элементы могут сохраняться и переноситься в экстремальных условиях глубинной мантии? Наиболее вероятными контейнерами этих элементов являются оксиды с постшпинелевым типом структур.
Коллектив авторов под руководством научного сотрудника ИЭМ РАН к.г.-м.н. А. В. Искриной впервые исследовал фазовые взаимоотношения в системе MgO–Al₂O₃–Cr₂O₃ в условиях переходной зоны и нижней мантии. Кристаллы фаз Mg(Cr,Al)₂O₄ и Mg₂(Al,Cr)₂O₅ размером до 100 µм синтезированы при давлениях 12–22 ГПа и температуре 1600 °C. По данным in situ спектроскопии неупругого рассеяния (рамановской спектроскопии), обе фазы стабильны по крайней мере до давления 30 ГПа – около 300 тысяч атмосфер.
Результаты подтверждают гипотезу о возможности образования подобных минералов с постшпинелевой структурой в глубинной мантии и их участии в рециклинге коровых элементов в глубинных слоях Земли. Полученные детальные данные КР-спектроскопии могут служить эталоном для идентификации Mg-Cr-Al-фаз при высоком давлении.
Синтез образцов проводился в Баварском Геоинституте (Германия) и Университете Эхиме (Япония). Дальнейшее изучение синтезированных фаз проводилось на оборудовании ИЭМ РАН и ИФТТ РАН в г. Черноголовка, в том числе с использованием установки высокого давления ячейки с алмазными наковальнями (DAC).
Источник: ИЭМ РАН.