Экспериментальное исследование взаимодействия карбонатов кальция и магния с металлическим железом при температурах и давлениях мантии Земли

Цель: выявить особенности реакционных взаимодействий металлического железа с карбонатами кальция и магния при мантийных P - T- параметрах на основе экспериментов при высоких давлениях и температурах. Задачи: изучить реакционное взаимодействие в системах MgCO₃ - Fe0 и CaCO₃ - Fe0 при 6 и 16 ГПа и температуре 923 - 1873 K, систему гидромагнезит - Fe0 при давлениях 6 и 16 ГПа в диапазоне температур 923 - 1473 K; на основе экспериментальных данных, полученных в алмазной ячейке при 70 - 150 ГПа на примере системы MgCO₃ - Fe0, определить относительную стабильность алмаза и карбонатов при P - T-параметрах нижней мантии и границы ядро - мантия; на основе результатов закалочных экспериментов при 6 ГПа и 923 - 1673 K рассчитать кинетические параметры реакций в системах CaCO₃ - Fe0, MgCO₃ - Fe0 и гидромагнезит - Fe0 и определить процессы, лимитирующие скорость протекания этих реакций. Экспериментальное исследование реакций CaCO₃ - Fe0, MgCO₃ - Fe0 проведено в широком диапазоне давлений и температур 6 - 150 ГПа и 800 - 2600 K, что позволяет моделировать окислительно-восстановительное взаимодействие карбонат - Fe0 до глубин границы ядро - мантия. Опыты в системе гидромагнезит - Fe0 также не имеют аналогов. Рассчитаны кинетические параметры реакций карбонат - Fe0. Полученные экспериментальные данные в системах карбонат - Fe0 могут быть использованы для построения моделей окислительно-восстановительного взаимодействия, происходящего в погружающейся плите на контакте с восстановленной мантией, а также на границе ядро - мантия. Установлено, что карбонаты кальция и магния нестабильны в присутствии металлического железа во всем диапазоне мантийных давлений вплоть до давлений, характерных для границы ядро - мантия. Эксперименты в системе гидромагнезит - Fe0 имеют важное значение для понимания влияния водного флюида на окислительно-восстановительные реакции и стабильность карбонатных фаз в системах карбонат - железо.