Исследование полисоматизма антигорита под давлением

Антигорит — это разновидность серпентина, самого распространенного гидратированного минерала на Земле. Считается, что именно этот минерал является основным переносчиком воды вглубь планеты в составе погружающихся океанических плит. Он имеет волнистую структуру вдоль оси a, и в природе идентифицировано несколько полисом с разными значениями m (m=13–24), что и составляет полисоматизм.

Значение m определяется как количество тетраэдров в одной длине волны и контролируется разницей в длине между октаэдрическим и тетраэдрическим слоями. Эта длина в основном определяется размерами октаэдров MgO₆ и тетраэдров SiO₄ и, как ожидается, должна меняться в зависимости от давления и температуры. Однако до сих пор было плохо понятно, как значение m антигорита изменяется в условиях высокого давления и температуры внутри Земли.

В данном исследовании ученые использовали метод первых принципов для расчета свободной энергии (энтальпии) антигоритов с разными значениями m (m=14–19) под давлением и сравнили стабильность полисом. Работа опубликована в Journal of Geophysical Research: Solid Earth.

В результате было обнаружено, что значение m для наиболее стабильного антигорита постепенно уменьшается с ростом давления. Другими словами, антигорит постепенно дегидратируется, меняясь на структуру с более короткой длиной волны.

Это говорит о том, что структура антигорита в океанической литосфере может постепенно эволюционировать в полисому с меньшим значением m, отличающимся от антигорита, наблюдаемого при атмосферном давлении или условиях, близких к поверхностным (т.е. m=17). Такие изменения значений m сопровождаются незначительными реакциями дегидратации. Изменения количества воды в породах и минералах из-за полисоматизма антигорита в зонах субдукции могут влиять на распределение землетрясений на средних глубинах, таких как наблюдаемые в двойной сейсмической зоне.