Международная группа исследователей обнаружила удивительные свойства обыкновенного талька – мягкого минерала, широко применяемого в косметической промышленности.
Алексей Никольский / РИА Новости
Согласно результатам исследования, опубликованным в журнале Nature Communications, тальк способен абсорбировать значительные объемы воды и транспортировать ее на глубину более 100 километров в земной мантии.
В ходе лабораторных экспериментов ученые имитировали условия, характерные для зон субдукции – областей, где происходит погружение одной тектонической плиты под другую. При контакте с соленой, слабощелочной водой, имитирующей состав природной морской воды, тальк проявлял свойства губки. Минерал впитывал воду, увеличиваясь в объеме до 60%, и трансформировался в специфический кристалл, содержащий до 31% воды от общей массы.
Для изучения поведения талька на больших глубинах исследователи использовали алмазную наковальню – устройство, создающее колоссальное давление. Образцы помещались между двумя алмазами и подвергались сжатию при одновременном нагреве до 350°C. Изменения в кристаллической структуре минерала фиксировались с помощью рентгеновских лучей, генерируемых синхротроном.
Выяснилось, что на глубине 90-125 километров в структуре талька формируются дополнительные молекулярные пространства, куда и проникает вода. Расстояние между слоями кристалла увеличивается с 10 до 15 ангстрем (ангстрем – одна десятимиллиардная часть метра). Именно эта «расширенная» структура позволяет минералу удерживать в восемь раз больше воды, чем в обычном состоянии.
Примечательно, что данный процесс протекает исключительно в присутствии соленой щелочной воды, аналогичной морской. В пресной воде тальк проявляет иные свойства.
Таким образом, тектонические плиты могут «затягивать» воду из океана вглубь земной коры посредством гидратированных минералов, таких как тальк. При достижении глубины около 165 километров, где тальк подвергается сжатию и возвращается в фазу 10 ангстрем, высвобождается огромное количество воды.
Эта высвобождаемая вода оказывает существенное влияние на геологические процессы: снижает температуру плавления горных пород, способствует образованию магмы и может провоцировать землетрясения. Ученые отметили, что в некоторых зонах субдукции наблюдается снижение частоты землетрясений именно на тех глубинах, где тальк достигает максимального насыщения водой.
