ГЦ РАН, ул. Молодежная, д. 3, г. Москва, 119296. Тел.: +7 495 930-05-46, факс: +7 495 930-05-06, имейл: gcras@gcras.ru
Дата публикации: 13 мая 2022 г. Д.Н. Уваров

13 мая 2022 г. 18 мая 2022 г. с 12:00 до 13:00 в формате онлайн пройдет Научный семинар ГЦ РАН

Программа:

Доклад главного научного сотрудника Лаборатории метаморфизма и метасоматизма имени академика Д.С. Коржинского ИГЕМ РАН, члена-корреспондента РАН, доктора геолого-минералогических наук Леонида Яковлевича Арановича на тему:

«Легкие элементы в ядре Земли: почему мне нравится водород»

Аннотация доклада:

Более 45 лет назад почти одновременно в [1] и [2] была высказана гипотеза о важной, если не ведущей, роли водорода и ряда гидридов металлов в составе наиболее глубинных зон Земли и в глобальных геодинамических процессах. Хотя представления [1, 2] о преобладании в этих зонах гидридов щелочных металлов не подтвердились, водород по-прежнему рассматривается как один из возможных легких элементов – примесей в жидком и твердом ядре. Уточненное значение температуры Тпл. плавления пиролита (модельное вещество мантии) при давлении 136 ГПа (на границе мантия-жидкое ядро, CMB) – около 3500К [6], т.е., примерно на 1000-1400 градусов ниже, чем чистого Fe, и на 300-400 градусов ниже, чем эвтектики Fe - Fe3С, и близко к температуре плавления FeH0.6-0.7 (3400-3500К) [5]. Экстраполяция этого значения Тпл. приводит к ТICB ~ 4600К. При этой температуре, по экспериментальным данным [3], вхождение 4-6 масс.% Н (FeH0.3) в железоникелевый сплав лучше всего удовлетворяет одновременно дефициту плотности и дефициту скорости продольных волн (Vp) (по сравнению с чистым Fe) в твердом ядре (IC), соответствующему модели PREM [4]. Коэффициент разделения Н между жидким ядром (ОС) и IC близок к 1.4 [5], откуда следует, что в жидком ядре на границе с твердым (ICB) может устойчиво содержаться до 7-8 масс.% Н (FeH0.42). В ходе фракционной кристаллизации твердого ядра вследствие остывания Земли водород перераспределяется из IC в ОС, вплоть до достижения насыщения при соответствующих Р-Т условиях. Выделяющийся из ОС водород, возможно, в смеси с СН4 и/или c более высоко полимеризованными предельными углеводородами, может собираться в струи (фокусироваться), которые взаимодействуют с веществом нижней мантии, вызывая его локальное плавление и восстановление до металлического содержащегося в нем железа. При этом протекают экзотермические реакции окисления части водорода до воды и углеводородов до элементарного углерода. Металлическое железо, образующееся в процессе восстановления из силикатов мантии, опускается в жидкое ядро и, таким образом, поддерживает его существование во времени. Этот процесс является также «ключом», выключающим выделение Н2 (и углеводородов?) из жидкого ядра, т.к. возвращает состав ОС в недосыщенное по Н2 состояние. Таким образом, многие аспекты гипотезы «гидридной Земли» хорошо увязываются с современными данными геофизики и экспериментальной минералогии.

Литература:

  1. Маракушев А.А., Перчук Л.Л. Термодинамическая модель флюидного режима Земли // Очерки физ.-хим. петрологии. М.: Наука, 1974. Вып. 4. С. 102-130.
  2. Ларин В.Н. Гипотеза изначально гидридной Земли (новая глобальная концепция) // М., «Недра», 1975, 101 с.
  3. Sakamaki T., Ohtani E., Fukui H., et al. Constraints on Earth’s inner core composition inferred from measurements of the sound velocity of hcp-iron in extreme conditions. Sci. Adv. 2016, 2: e1500802.
  4. Dziewonski A. M., Anderson D. L. Preliminary reference Earth model. Phys. Earth Planet.Inter. 25, 297–356 (1981).
  5. Okuchi T. Hydrogen Partitioning into Molten Iron at High Pressure: Implications for Earth's Core. Science, 278, 1997 1781-1784.
  6. Nomura R. et al. Low Core-Mantle Boundary Temperature Inferred from the Solidus of Pyrolite. Science, 343, 2014. DOI: 10.1126/science.1248186

Участие в семинаре сотрудников ГЦ РАН обязательно.

[Закрытая часть сайта]
[Личный кабинет]



Новости
26 мая 2022 г. Решением Конкурсной комиссии Геофизического центра РАН (Протокол заседания №34 от 26 мая 2022 г.) победителями конкурса на замещение вакантных должностей признаны: главного научного сотрудника лаборатории геоинформатики и геомагнитных исследований (1.5) – Шебалин П.Н.

25 мая 2022 г. Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Геофизический центр Российской академии наук (ГЦ РАН) объявляет конкурс на замещение вакантных должностей

25 мая 2022 г. Завершился прием заявок на замещение вакантной должности главного научного сотрудника лаборатории геоинформатики и геомагнитных исследований (1.5) – 0,1 ед.

18 мая 2022 г. Запущен телеграм-канал ГЦ РАН. Присоединяйтесь!

13 мая 2022 г. 18 мая 2022 г. с 12:00 до 13:00 в формате онлайн пройдет Научный семинар ГЦ РАН. В программе семинара - доклад главного научного сотрудника Лаборатории метаморфизма и метасоматизма имени академика Д.С. Коржинского ИГЕМ РАН, члена-корреспондента РАН, доктора геолого-минералогических наук Леонида Яковлевича Арановича на тему: «Легкие элементы в ядре Земли: почему мне нравится водород».

18–22 апреля 2022 г. состоялась командировка сотрудников Геофизического центра РАН в Ташкент, Республика Узбекистан

Архив
Скачать брошюру ГЦ РАН:
Версия для чтения
Журнал "Russian Journal of Earth Sciences"
Журнал "Вестник Отделения наук о Земле РАН"
Аналитический центр геомагнитных данных
Мировой центр данных по физике твердой Земли
Мировой центр данных по солнечно-земной физике
Интеллектуальная ГИС "Данные наук о Земле по территории России"
Аналитическая ГИС для комплексного изучения, прогнозирования и оценки стратегического сырья России