Новости химической науки > Как вода связана с окислением мантии Земли?

Исследователи из США проанализировали образцы магмы, полученной из различных тектонических пластов Земли, и обнаружили прямую связь между содержанием воды и степенью окисления железа в образце.

Один из кристаллов, извлеченных из океанской горной гряды, содержит включения стеклообразного материала. (Рисунок из Science, 2009, DOI: 10.1126/science.1174156)

Результаты открытия позволяют объяснить, почему мантия Земли более окислена в зонах пододвигания одной тектонической плиты на другую, чем в среднеокеанических грядах, что, в свою очередь, важно для понимания особенностей взаимодействия мантии Земли и земной коры, а также геологической эволюции.

Уже около века предполагалось, что большая степень окисленности лавы в геологических зонах субдукции по сравнению с океаническими грядами обуславливается большим содержанием воды. Однако для эмпирической проверки этого умозаключения требовался анализ таких расплавленных образцов из мантии, которые в процессе извержения не подверглись бы дегазации и не утеряли бы воду. Такие образцы можно обнаружить в виде кристаллических вкраплений в магму. Основная проблема анализа заключается в том, что такие «вкрапления» отличаются крайне небольшим размером – от 30 до 50 мкм, и до настоящего времени не существовало методик, позволяющих определить степень окисления железа в таких образцах.

Однако Катерина Келли (Katherine Kelley) из Университета Род Айдленд смогла извлечь необходимую информацию из крошечных образцов магмы, получив первое экспериментальное свидетельство в пользу гипотезы влияния воды на химический состав магмы.

Исследователи смогли определить степень окисления железа в образце с помощью синхротронного метода спектроскопии микрорентгеновского поглощения околоповерхностного слоя [micro x-ray absorption near edge structure (μ-XANES) spectroscopy]. Основы спектроскопии такого типа были разработаны менее десятилетия назад, и именно в группе Келли μ-XANES использовали для геохимических исследований. Для определения содержания воды в образцах исследователи использовали обычную ИК спетроскопию.

Источник: Science, 2009, DOI: 10.1126/science.1174156

метки статьи: #аналитическая химия, #неорганическая химия