Условия глубокой мантии Земли впервые воссоздали в лаборатории

Новости

Исследование реальных горных пород под высоким давлением и высокой температурой обнаруживает неожиданное поведение на глубине более 1000 километров.

Ученые воссоздали условия глубокой мантии Земли в лаборатории, впервые деформируя настоящую скалу в условиях, сопоставимых с глубиной более 1000 километров. Сжимая и нагревая минеральный оливин почти до 400 000 раз по сравнению с давлением окружающей среды и более чем на 700 градусов Цельсия на линии луча в экстремальных условиях рентгеновского источника DESY PETRA III, ученые создали смесь двух самых распространенных минералов Земли бриджманита и ферропериклаза, характерные для нижней мантии.

Исследование выявило неожиданное поведение смеси, которое может объяснить определенные различия в направлениях (анизотропии), наблюдаемые при прохождении волн землетрясений через Землю, как сообщает команда Саманты Купер из Университета Юты в журнале Frontiers in Earth Science. Предыдущие высокотемпературные исследования исследовали только чистые образцы одного минерала в таких условиях.

Хорошо известно, что конвекция в мантии Земли управляет тектоникой плит и, таким образом, напрямую связана с вулканической активностью и землетрясениями на нашей планете. Однако самые глубокие буровые керны в земной коре простираются всего на несколько километров, и фактическая деформация горных пород в глубинах Земли не может быть непосредственно наблюдаема. Вместо этого конвекция внутри Земли исследуется косвенно, интерпретируя замедление и расщепление сейсмических волн, когда они проходят через недра Земли.

Широко признано, что наблюдаемая анизотропия сейсмического поведения в глубинах Земли вызвана кристаллами мантийных минералов, выровненными с мантийным потоком. Этому предпочтительному выравниванию минералов, так называемой текстуре, способствует необратимое движение внутри кристаллической решетки, ведущее к пластической деформации.

Наиболее распространенными минералами, которые могут текстурировать в нижней мантии, являются бриджманит, силикат магния, и ферропериклаз, оксид магния и железа. Бриджманит также является самым распространенным минералом на Земле, составляя почти 40 процентов его объема. Поэтому понимание его деформационного поведения очень важно для интерпретации динамики мантии Земли. Многие геологические эксперименты по исследованию самой нижней части мантии проводились на образцах с одним минералом.

Газета «DAILY» — Новости Ростова-на-Дону