Геологи МГУ с коллегами смоделировали условия кристаллизации слюд в мантии Земли

Петрологи и кристаллографы геологического факультета МГУ опубликовали работы в международных журналах Physics and Chemistry of Minerals и Petrology (издательство Springer), в которых выполнено моделирование условий и механизмов образования слюд в мантии Земли и проведено сопоставление полученных результатов с данными по включениям в природных алмазах. Проведенные работы расширяют представления о разнообразии природных слюд и вносят вклад в понимание условий зарождения и эволюции глубинных алмазообразующих магм.

Результаты проведенных исследований позволили подтвердить и уточнить идею академика Н.В. Соболева о том, что состав флогопита может быть использован для выделения парагенетических ассоциаций алмаза. Показано, что образование титансодержащей слюды происходит при участии океанической коры, погружающейся в зонах субдукции в мантию Земли. При этом доля корового субстрата в мантийном веществе определяет кристаллохимические особенности слюды: значительное участие корового субстрата приводит к кристаллизации диоктаэдрических разностей, а в мантийном веществе образуются триоктаэдрические слюды. В работе определены наиболее реалистичные механизмы изоморфного вхождения во флогопит ионов Ti⁴⁺ и Cr³⁺ в условиях верхней мантии Земли и впервые разработаны термодинамические модели твердых растворов титан- и хром-содержащих слюд. Показано, что высокая степень обогащения мантийного вещества титаном практически исключает возможность одновременного накопления значительных содержаний хрома в составе слюды. Это позволило авторам объяснить наблюдаемые закономерности состава флогопита из включений в природных алмазах, в которых содержание Ti значительно превышает содержание Cr. Теоретически предсказано, что вхождение высоких концентраций примесей может приводить к образованию переходных разностей между ди-и триоктаэдрическими слюдами.

«Исследование мантийных минеральных ассоциаций, в том числе, алмазоносных, на протяжении многих десятков лет является важнейшей фундаментальной задачей. На пути к ее решению важно определить условия стабильности фаз в различных геодинамических обстановках, рассматривая не только их собственную кристаллохимию, но и выявить особенности их кристаллизации в различных по составу системах. Методы теоретического моделирования на сегодняшний день позволяют исследовать свойства вещества в широком диапазоне температур и давлений и спрогнозировать стабильность соединений, разработав их термодинамическую модель. Эксперимент при высоких давлениях, направленный на синтез твердых растворов в системах, близких к природным, оказывается крайне информативным в сочетании с атомистическим моделированием, благодаря которому можно определить особенности вхождения примесных компонентов в минеральные фазы» – комментирует один из авторов работ, зам. декана геологического факультета МГУ, профессор РАН Бобров Андрей Викторович.

Результаты работы были опубликованы в международных журналах Physics and Chemistry of Minerals и Petrology (издательства Springer).