ИСТИНА

Проект направлен на решение актуальной научной проблемы эволюции глубинного вещества в условиях мантии и переходной зоны, которая имеет фундаментальное значение в геохимии, петрологии, минералогии и кристаллохимии различных глубинных зон мантии Земли. В ходе проекта планируется проведение экспериментальных исследований в широком диапазоне давлений и температур (7–24 ГПа, 1500–1700°С), впоследствии получение новой экспериментальной информации о составе глубинных минералов, из кристаллохимических особенностях и их минеральных парагенезисов, что позволит уточнить модели строения и состава глубинных геосфер Земли, а также параметры важнейших фазовых переходов. Для экспериментального изучения закономерностей, присущих формированию глубинных минеральных ассоциаций с участием хромсодержащих фаз высокого давления, нами была выбрана простая модельная система SiO2–MgO–Cr2O3. В результате экспериментального изучения одного из ее петрологически значимых сечений (Mg2SiO4–MgCr2O4) планируется установить связь компонентного состава высокобарических минералов с РТ-параметрами, фазовыми ассоциациями и стартовым составом, а также исследовать механизм вхождения хрома в глубинные минералы и его влияние на структурные особенности. Определение параметров элементарной ячейки, а также детальная расшифровка структур будет проводиться методом монокристальной ренгеновской дифракции. Также авторами проекта планируется сопоставить полученные результаты экспериментальных исследований с природными данными. Результаты данного исследования представляют значительный интерес для проблемы эволюции глубинного вещества в условиях мантии и переходной зоны. Полученные данные будут использованы для реконструкции процессов дифференциации глубинного вещества Земли.

Проект направлен на решение актуальной научной проблемы эволюции глубинного вещества в условиях мантии и переходной зоны, которая имеет фундаментальное значение в геохимии, петрологии, минералогии и кристаллохимии различных глубинных зон мантии Земли. Целью проекта являлось получение новой экспериментальной информации о составе и условиях образования хромсодержащих минералов и их фазовых ассоциациях в мантии Земли, их согласование с природными данными, что позволит уточнить модели строения и состава глубинных геосфер Земли В 2016 году проектом было предусмотрено: 1) Экспериментальное изучение петрологически значимой системы Mg2SiO4–MgCr2O4 в широком диапазоне давлений (10–24 ГПа) и при постоянной температуре (1600°С) на многопуансонном аппарате высокого давления типа «разрезная сфера», установление топологии предварительной P-X диаграммы. 2) Синтез высокобарических хромсодержащих фаз с различным содержанием хрома, изучение их структурных особенностей. 3) Экспериментальное изучение системы MgO-SiO2-Cr2O3 при 7,0 ГПа с добавлением небольших содержаний Al2O3 (1-5 мас. % Al2O3) 4) Начальный этап экспериментального изучения пиролитовой системы при давлении 7 ГПа (гранатовая фация глубинности) в условиях частичного плавления на аппарате высокого давления типа «наковальня с лункой».

Все поставленные задачи за отчетный период были успешно выполнены. В отчетный период было завершено экспериментальное изучение петрологически значимой системы Mg2SiO4–MgCr2O4 в широком диапазоне давлений (10–24 ГПа) и при постоянной температуре (1600°С) на многопуансонном аппарате высокого давления типа «разрезная сфера». Фазы, полученные при изучении системы Fo−MChr характеризуются широким разнообразием состава и включают в себя хромсодержащие оливин (Ol), вадслеит (Wad), рингвудит (Rgw), бриджманит, Mg2Cr2O5 со структурой модифицированного людвигита (mLd), фазу Mg(Mg,Cr)(Mg,Si)O4 с искаженной структурой титаната кальция (mCt), кноррингит-мэйджоритовый гранат, MgCr2O4 со структурами шпинели (MChr) и титаната кальция (Ct) эсколаит и периклаз (Per). Для всех фаз определены пределы вхождения хрома в их структуры. Для синтезированных высокобарических фаз (оливин, вадслеит, рингвудит) с различным содержанием хрома определены их структурные особенности (влияние хрома на параметры элементарных ячеек), механизмы вхождения хрома в их структуры. По результатам топологического анализа и с использованием экспериментов по изучению фазовых отношений была построена предварительная фазовая P-X диаграмма псевдобинарной системы Mg2SiO4-MgCr2O4, представляющая собой изотермическое сечение фазовой диаграммы SiO2–MgO–Cr2O3. Для установления возможности кристаллизации граната с малыми содержаниями алюминия и выявления связи его состава с температурой и стартовым составом, мы провели серию опытов в системе MgO–Al2O3–Cr2O3–SiO2 с добавлением 5, 10 и 20 мол.% пиропового компонента Mg3Al2Si3O12. Эксперименты проводились на аппарате высокого давления типа «наковальня с лункой» при давлении 7 ГПа. Установлено, что добавление даже незначительного количества алюминия (1.2 мас. % Al2O3) расширяет поле стабильности граната в более низкобарическую область и увеличивает его долю в мантийных фазовых ассоциациях за счет формирования мэйджорит-кноррингит-пироповых серий твердых растворов. Начато экспериментальное изучение частичного плавления пиролита в гранатовой (7ГПа) и шпинелевой (2,5 ГПа) фациях глубинности и температурах 1400–1800°С, используя аппарат высокого давления типа «наковальня с лункой» В результате обработки обширного объема данных по экспериментальному изучению модельных и многокомпонентных систем с участием хромсодержащих фаз переходной зоны и нижней мантии Земли, а также анализа данных о включениях ультравысокобарных фаз в природных алмазах составлена база данных (фазы-концентраторы хрома в переходной зоне и нижней мантии в природе и эксперименте»), учитывающая состав и структурные особенности высокобарических фаз