Mg3Si4O10(OH)2.H2O (10A фаза) как резервуар H2O в мантийных условиях : образование, структура и стабильность по данным экспериментов in situ

• Автор: Ращенко, Сергей Владимирович
• Шифр специальности: 25.00.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2015
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 89 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

СПИСОК СОКРАЩЕНИИ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. Проблема транспорта воды в мантию

1.1. Глубинный цикл II

1.2. Субдукциопный транспорт Н20 в составе серпеитинизированных перидотитов

1.3. Фазовые соотношения в системе MgO-Si0y-II20 при умеренных температурах (до 800°С)

1.4. «10А фаза» и её роль в процессе транспорта Н20 в мантию

1.4.1. 10А фаза как промежуточный резервуар Н2О в ходе «нормальной» субдукции

1.4.2. Структура 10А фазы и проблема механизма её образования

ГЛАВА 2. Подготовка методической и приборной базы для проведения петрологических экспериментов in sihi с использованием аппаратов с алмазными наковальнями
2.1. Методики петрологических экспериментов in situ и их проблемы
2.1.1. Область задач для петрологических экспериментов in situ
2.1.2. Многопуансонные аппараты для экспериментов in situ
2.1.3. Ячейки высокого давления с алмазными наковальнями
2.1.4. Проблема нагрева образца в ячейке с алмазными наковальнями
2.1.5. Кольцевые резистивные нагреватели и калибровка температуры образца
2.1.6. Нагрев образца в ячейке высокого давления через опоры наковален
2.1.7. Меры по предотвращению окисления при проведении экспериментов с нагревом
2.2. Оценка давления в высокотемпературных экспериментах с использованием ячеек с алмазными наковальнями
2.3 Синтез флюоресцентного индикатора давления Sm:SrR4()7 для высокотемпературных экспериментов в ячейках с алмазными наковальнями
2.4 Калибровка флюоресцентного индикатора давления Sm:SrB

ГЛАВА 3. Исследование структурных особенностей 10А фазы и поля её стабильности
3.1. Исследование образования 10А фазы методом КР-спектроскопии
3.2. Структура и водная стехиометрия 10Л фазы in situ по данным дифракции СИ
3.3. Стабильность 10А фазы в области высоких давлений
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ
Общие сокращения:
ИК - инфракрасный
КР - комбинационное рассеяние
масс. - массовый
мол. - мольный
п.у. - в контексте работы 25°С при 1 атм об. - объёмный
СИ - синхротронное излучение СОХ-срединно-океанический хребет
DHMS - высокобарические водосодержащие магнезиальные силикаты (dense hydrous magnesium silicates)
MSH- система MgO-SiCb-IbO
ppm - 1 O'4 %
CHIP - сверхвысокие давления (ultra high pressure)
YAG - иттрий-алюминиевый гранат
Обозначения высокобауических водосодеужаших магнезиальные силикатов:
10А фаза - Mg3Si40io(OH)-H20 3,651 фаза- MgSi(OH)6 фаза А - Mg7Si20s(0H)
сверхгидратированная фаза В (=С) - MgioSi30u(OH)

2.3 Синтез флюоресцентного индикатора давления Sm:SrB407 для высокотемпературных экспериментов в ячейках с алмазными наковальнями
Стандартная процедура синтеза SmiSrB+O? состоит в твердофазной реакции БгСОз, Н3ВО3 и S1TI2O3 при последовательном отжиге при 700 и 850 °С [Pei et al., 1993; Mikhail et al., 2000]. Уникальная способность SrB+O? накапливать восстановленный Sm2+ позволяет выполнять описанный синтез даже на воздухе. Получающийся материал, однако, представляет собой мелкодисперсный порошок с кристаллитами микронных размеров. Используясь в качестве индикатора давления в ячейке с алмазными наковальнями, такой материал производит дополнительные кольца Дебая, перекрывающиеся с дифракцией образца. Эту проблему можно обойти, используя монокристаллические зёрна индикатора, дифракция которых может быть легко отделены от дифракции образца.
Монокристаллы SnrSrB-tCh могут быть выращены методом Чохральского [Mikhail et al, 2000], однако из-за высокой вязкости расплава для этой процедуры требуется специальное оборудование, что препятствует широкому применению данного индикатора в высокобарических экспериментах.
Нами был предложена модифицированная схема твердофазного синтеза. Исходные реактивы, SrCCb, НВО2 (подготовленный отжигом Н3ВО3 в течение 24 ч при 150°С) и Str^Ch были смешаны в соответствии со стехиометрией БгодзЗто.озВзСЬ, принимая во внимание восстановление Sm3+ —* Sm2+, и отожжены при 850°С (72 ч) и 880°С (24 ч). Полученный мелкодисперсный порошок лососевого цвета был исследован методом порошковой рентгеновской дифракции с полнопрофильным анализом. Параметры элементарной ячейки Sm:SrB407 составили а = 10.697(1) Ä, Ь = 4.4214(5) Ä, с = 4.2294(5) А, V = 200.04(1) А3 (пространственная группа Ртп2). Также полнопрофильным анализом было установлено содержание примеси SmB03 не превышаеющее 5% масс. (Рис. 13).