Геофизические наблюдения раскрывают распределение и влияние воды в мантии Земли

Профессор Эйдзи Отани из Университета Тохоку (Япония) обобщил данные о содержании, распределении и влиянии воды в мантии Земли. Обзор опубликован в журнале National Science Review.

Водород, существующий в недрах в различных формах, играет ключевую роль в динамике планеты. Он снижает внутреннее трение пород, способствуя землетрясениям, понижает температуру плавления силикатов, вызывая магмообразование, и размягчает породы, усиливая мантийную конвекцию.

Сейсмические наблюдения и данные по электропроводности в сочетании с экспериментальной минералогией указывают на то, что переходная зона мантии (410–660 км) по крайней мере локально гидратирована. Низкоскоростные сейсмические аномалии около границы в 410 км под некоторыми зонами субдукции могут быть вызваны существованием плотных магм, богатых летучими компонентами. Вода может переноситься в нижнюю мантию погружающимися плитами. Дегидратация плит в верхней части нижней мантии из-за резкого падения растворимости воды создаёт области с низкими значениями Q и Vs. Твёрдый раствор δ-AlO₂H-MgSiO₄H₂ является основным переносчиком воды в нижнюю мантию вплоть до границы ядро-мантия (CMB).

На границе ядро-мантия возможна интенсивная реакция между водой и железом. Гидридная фаза δ-H стабильна в условиях CMB и может переносить воду в основание нижней мантии и даже в ядро. В результате реакции между ядром и гидратированными плитами может образоваться пиритоподобная фаза FeO₂Hx, потенциальный кандидат на объяснение природы сверхнизкоскоростных зон (ULVZ). Её образование и последующее термическое разложение на границе ядро-мантия способно вызывать глобальные геодинамические события.