Исследователи установили, что высокобарический минерал кремнезема в глубинах Земли является безводным

В зонах субдукции вода транспортируется в глубокую мантию номинально безводными минералами (НАМ) и водосодержащими минералами океанических плит, взаимодействующих с морской водой. Поэтому определение поля стабильности и содержания воды в водосодержащих минералах крайне важно для понимания процессов круговорота воды в глубоких недрах Земли.

Минералы SiO₂ повсеместно содержатся в земной коре. Кварц стабилен на поверхности, тогда как стишовит стабилен в переходной зоне мантии и нижней мантии. Недавние исследования показали, что стишовит может удерживать значительное количество воды (>1 мас.%) и считался основным переносчиком воды в нижней мантии. В водонасыщенных системах наблюдалось чрезмерное расширение элементарной ячейки стишовита при растворении воды (избыточный объем).

Однако условия температуры и давления, при которых наблюдается это расширение, различались в предыдущих работах из-за сложности проведения наблюдений в хорошо контролируемых условиях. Исследователи разработали новую методику для in situ рентгеновских наблюдений в водонасыщенной системе при высоких давлениях и температурах с использованием аппарата с многонаковальнями и изучили изменения объема элементарной ячейки стишовита при 10–30 ГПа и до 1300°C.

Они обнаружили, что объем ячейки стишовита был значительно больше, чем у безводного, только сразу после первой кристаллизации. Максимальное расширение составило 3,8%, но избыточный объем быстро уменьшался с ростом температуры и времени, а при температуре выше 700°C объем ячейки становился почти равным безводному значению. Кроме того, при последующем снижении температуры избыточный объем не наблюдался.

Таким образом, растворение воды в стишовите может быть метастабильным явлением. Маловероятно, что водный стишовит является стабильной фазой или важным переносчиком воды, по крайней мере, в верхней части нижней мантии.