При изучении алмазов нижней мантии Земли ученые обнаружили новый минерал — мерриллит, ранее не встречавшийся в земных условиях. Работа выполнена сотрудниками подведомственных Минобрнауки России Института геохимии и аналитической химии (ГЕОХИ) им. В.И. Вернадского РАН и Института геологии и геохимии им. академика А.Н. Заварицкого Уральского отделения (ИГГ УрО) РАН.
Основными источниками промышленных алмазов являются кимберлиты — магматические горные породы. Именно они выносят образовавшиеся в мантии Земли алмазы на поверхность. В последние десятилетия в некоторых кимберлитах удавалось обнаружить минералы, образовавшиеся на глубинах от 660 до 2900 км. Среди них преобладают оксиды (бриджманит, дейвмаоит, ферропериклаз и стишовит).
Ученые ГЕОХИ РАН и ИГГ УрО РАН при исследовании нижнемантийных алмазов из бассейна Рио Сорисо в штате Мато Гроссо в Бразилии наряду с обычными минералами-включениями (бриджманит, дейвмаоит, ферропериклаз) обнаружили включения трикальцийфосфата Ca3(PO4)2.
«Раман-спектральный анализ показал, что этот минерал имеет тригональную структуру и является мерриллитом b-Ca3(PO4)2, который до сих пор был известен только в метеоритах и лунных породах. Присутствие мерриллита в марсианских метеоритах рассматривается как свидетельство существования воды на Марсе, поскольку этот минерал может образоваться в результате дегидратации своего водосодержащего аналога витлокита Ca9MgH(PO4)7», — рассказал главный научный сотрудник лаборатории геохимии углерода ГЕОХИ РАН, доктор геолого-минералогических наук, член-корреспондент РАН Феликс Каминский.
Это первая находка мерриллита в земных условиях. Предполагается, что найденные зерна мерриллита —результат структурного изменения минерала туита (g-Ca3(PO4)2), устойчивого при высоких давлениях. Включенный в алмаз туит образовался в нижней мантии, а в процессе движения к поверхности Земли и понижения давления изменил свою структуру из g-фазы в b-фазу с меньшей плотностью. Наличие мерриллита в алмазе указывает, что при его образовании существенную роль сыграли фосфаты. Этот факт может быть использован в модельных экспериментах и при промышленном синтезе алмаза. По словам авторов, добавки фосфора в алмазообразующие среды помогут получать более высококачественные алмазы.
Благодаря своей кристаллической структуре мерриллит и туит могут быть важными потенциальными носителями в недрах Земли редкоземельных элементов, а также элементов с большими ионами (LILE), включая Sr и Ba. Их называют «несовместимыми элементами», так как они с трудом входят в состав других мантийных минералов.
Кроме того, находка мерриллита, относящегося к группе необычных для мантии фосфатов, указывает, что нижняя мантия Земли располагает намного большим разнообразием минеральных видов, чем предполагалось ранее.
Исследование выполнялось при финансовой поддержке Минобрнауки России, его результаты опубликованы в журнале American Mineralogist
Информация взята с портала «Научная Россия» (https://scientificrussia.ru/)
Обозрение "Terra & Comp".
