Исследователь-геолог из Университета штата Флорида копается глубоко под поверхностью Земли, чтобы понять, как некоторые из наиболее распространенных минералов, составляющих земную кору, изменяются под давлением.
В статье, опубликованной сегодня в Scientific Reports, доцент кафедры геологии Майнак Мукерджи исследует, как полевой шпат, один из самых важных минералов в земной коре, изменяется под давлением. Обычно материалы становятся жестче при приложении давления, но Мукерджи обнаружил, что эти бледные кристаллы на самом деле становятся мягче при экстремальном давлении.
«Я заинтересован в изучении этих материалов в экстремальных условиях», - сказал Мукерджи. «Полевого шпата очень много в земной коре, поэтому нам нужно понять его упругие свойства».
Работа Мукерджи показывает, что на глубине около 30 километров от поверхности Земли полевой шпат разлагается на более плотные минеральные фазы, такие как пироксен и кварц. Уплотнение полевого шпата может частично объяснить научное наблюдение, называемое сейсмическим разрывом в земной коре и мантии.
Этот сейсмический разрыв, также называемый разрывом Мохоровичича, является границей между земной корой и мантией. Впервые его наблюдал в 1909 году хорватский ученый Андрия Мохоровичич, который понял, что сейсмограммы мелкофокусных землетрясений имеют два набора волн: один идет по прямой траектории у поверхности Земли, то есть коры, а другой прибывает быстрее и, вероятно, преломляется нижележащая высокоскоростная средняя мантия.
«Это первое исследование упругих свойств полевого шпата при высоком давлении», - сказал Мукерджи. «И это дает совершенно новое понимание и новый способ объяснения резкого разрыва Мохоровичича».
Ученые работают с конца 1950-х годов, чтобы понять разрыв Мохоровичича, который отделяет самый внешний слой Земли - океаническую и континентальную кору - с нижележащей мантией. В прошлом году исследователи с бурового судна JOIDES Resolution предприняли попытку пробурить скважину через разрыв, но потерпели неудачу. Дальнейшие попытки бурения запланированы на будущее.
«Мы заботимся о минеральных структурах в недрах Земли и о том, как они трансформируются в более плотные кристаллические структуры внутри Земли», - сказал Мукерджи. «Благодаря глубокому пониманию структур атомного масштаба в экстремальных условиях и того, как они влияют на свойства земных материалов, можно получить ценную информацию о глубинной динамике Земли."