https://www.mainreplica.com replica rolex rolex replica https://www.havereplica.com/ headreplica.com replica rolex https://www.leapreplica.com/ fake rolex wellreplica.com fake watches http://www.replicanice.com/ www.fake-watch.cn http://www.wannareplica.com/ fake rolex replica rolex https://www.fondreplica.com/ https://firmreplica.com/ replica watches https://fairreplica.com/ exitreplica

Алмазы в земной коре синтезируются проще, чем предполагали раньше – Qazgeology

Login

Lost your password?
Don't have an account? Sign Up

Алмазы в земной коре синтезируются проще, чем предполагали раньше

Американские геохимики предложили новую химическую модель образования алмазов. В отличие от прежней, она не требует для их формирования сочетания уникальных условий. Напротив, согласно этой модели алмазы являются частью обычных, идущих повсеместно химических реакций в условиях глубоких магматических слоев. Ход этих реакций предопределяется свойствами воды в условиях высоких давлений и температур. В этих условиях вода превращается в мощный растворитель и в ней начинают растворяться материалы магмы, делая раствор более кислым, отчего растворение идет еще быстрее. В результате карбонатсодержащие породы становятся источником углерода для образования алмазов.

Добыча алмазов происходит в основном при разработке кимберлитовых трубок. Кимберлитовая трубка, или трубка взрыва, — это воронкообразное геологическое тело, образованное за счет прорыва в верхние слои магматического расплава и газов, своего рода остатки древних вулканов. Трубка заполнена кимберлитом, вмещающим обломки различных пород, в частности эклогитов. Вместе с эклогитом в трубках выносятся к поверхности и алмазы. Представляется, что сами алмазы формируются в нижележащих слоях из магматических кимберлитовых расплавов, а потом при вулканических взрывах транспортируются к поверхности. Впрочем, согласно другим гипотезам, алмазы кристаллизуются постепенно на относительно меньших глубинах и при меньших давлениях в промежуточных рукавах самой кимберлитовой трубки.

С химической точки зрения алмазы — это, как мы помним из школьной программы, чистый углерод, атомы которого организованы в тетраэдрическую кристаллическую решетку. Откуда в мантийных породах углерод? Считается, что он получается за счет окисления метана, источником которого служит мантийное вещество. Это означает, что сначала метан должен пройти через породы с окислительными свойствами, образовав растворы, насыщенные окисленными вариантами углерода, а затем оказаться в породах, запрещающих дальнейшее окисление (или даже, напротив, переводящих углекислоту в углерод), то есть превращение алмазов в обычный углекислый газ. Необходимость столь резкого чередования условий в магматических флюидах (растворах, расплавах или их смеси) всегда вызывала у ученых некоторое сомнение.

Димитри Сверженски (Dimitri Sverjensky), геохимик из Университета Джонса Хопкинса (Балтимор, США), и его аспирант Хуан Фан (Fang Huang) предложили превосходный выход из этого химического тупика. Для этого им потребовалось критически пересмотреть привычные модели образования алмазов. Когда обсуждается эта проблематика, то в качестве отправной точки берутся водные растворы углерода, водорода и кислорода — их мысленно помещают в условия высокого давления (больше 3 ГПа) и температур (около 1000°C), при которых формируются алмазы. А как же окружающие породы? Действительно, они же никуда не исчезают, почему бы и их не принять в расчет. Авторы работы считают, что изначальное упрощение химических процессов стало до того привычным, что реальность просто перестала замечаться специалистами. Но если учесть присутствие различных силикатных и карбонатных материалов, вмещающих флюиды, то химия этих процессов становится куда интереснее.

При столь высоких давлениях и температурах вода легко растворяет карбонатсодержащие минералы. При этом в раствор переходят протоны, и его pHснижается (то есть раствор становится кислее). В кислых условиях растворение идет с еще большей скоростью. В результате двухступенчатого химического процесса карбонатные материалы разлагаются, высвобождая углерод, который в таких условиях существует в виде карбонатов и бикарбонатов, углекислого газа, а также ряда органических молекул. Алмазы, как показывают расчеты равновесных химических процессов, получаются из простых органических молекул, остатков уксусной и муравьиной кислот — продуктов этих реакций (химикам будет интересно взглянуть на формулы реакций, они приведены в обсуждаемой статье, которая опубликована в открытом доступе).

 

Расчетные количества водных растворов углеродсодержащих соединений в реакциях воды и эклогита при давлении 5 ГПа и температуре 900°C. По оси абсцисс отложен логарифм скорости реакции, рассчитанной по относительному количеству растворенного минерала. По оси ординат отложено относительное число молей веществ на 1 кг воды. Кривая накопления количества алмазов (красная) почти зеркально отражает количество ионов муравьиной кислоты (черная линия) в растворе, потому что углерод для алмазов берется почти полностью из нее (как видно, содержание ионов пропионовой кислоты, показанной голубой линией, в ходе эксперимента мало менялось). График из обсуждаемой статьи в Nature Communications

Получается, что никакой смены окислительно-восстановительных условий не требуется: в этих реакциях количество кислорода (а точнее, его парциальное давление) остается более или менее постоянным. А чтобы реакция пошла, нужно только понизить кислотность среды. Это происходит само собой при взаимодействии воды с магматическими породами при известных условиях.

Но это всё были модельные расчеты, основанные на знаниях поведения реагентов в определенных условиях. Важно, что ученым удалось провести и эксперименты, в которых они проверили, как растворяется эклогит в условиях, соответствующих формированию алмазов (в данном случае — 5 ГПа и 900°C, что соответствует глубинам примерно 150–200 км), и заодно вычислили параметры для модели растворения пород для различных температур и давлений. Эксперимент проходил в специальных термокамерах, предусматривающих возможность количественного измерения растворенных элементов. Затем полученный элементный спектр сравнили с включениями в алмазах, отражающими состав флюидов при их формировании. Спектры получились в целом схожие, а различия, как указали авторы работы, отражают опять-таки наше упрощенное и усредненное представление о свойствах растворенных веществ в условиях формирования флюидов.

Что нам дает эта работа? Собственно, алмазов она не прибавляет, а также не упрощает поиск новых месторождений и кимберлитовых трубок. Зато если модель верна, то ясно, что синтез алмазов должен идти повсеместно, так как для этого не требуется никаких уникальных смен окислительно-восстановительных условий на пути флюидных растворов. Это само по себе интересно. Кроме того, новая модель геохимических процессов в глубоких слоях коры и верхних слоях мантии заставляет пересмотреть пути глобального круговорота углерода. Ведь углерод, поступающий с карбонатными породами в мантийные слои в зонах субдукции, не захоранивается там навсегда, а вместо этого при определенных условиях начинает снова переходить в раствор и возвращается обратно в глобальный круговорот.

Ученые, занимающиеся подобными планетарными расчетами, приняв модель Сверженски, должны пересчитать всё по-новому. Это повлечет пересмотр самых разных глобальных расчетов, в том числе и климатических, так как многие из них увязаны с углеродным циклом. Вскоре мы такие обновленные расчеты наверняка увидим. Еще одно следствие из новой модели — возможность образования нефти в глубоких слоях земной коры. Если образуются различные виды органических молекул, то среди них могут быть и углеводороды, составляющие нефть, а также пища для обитателей глубинных биосфер (см. статьи T. Gold, 1992. The deep, hot biosphere и F. Inagaki et al., 2015. Exploring deep microbial life in coal-bearing sediment down to ~2.5 km below the ocean floor). Этому авторы работы собираются посвятить отдельную публикацию с рядом экспериментальных доказательств.

Источник:
1) Dimitri A. Sverjensky, Huang Fang. Diamond formation due to a pH drop during fluid–rock interactions // Nature Communications. 2015. DOI: 10.1038/ncomms9702.
2) Eric Hand. How buried water makes diamonds and oil // Science. 2015. V. 350. P. 613–614.

Although we're investigating the processed ladies' Patek Philippereplica observe below, let's lightly point out the facts with the movements inside of. The particular Level of quality Two hundred and fifteen is equipped with a new Gyromax harmony, conquering with 31,900 vibrations each hour, ensuring an abiding, working accuracy. The actual Gyromax equilibrium is unique in this, instead of employing a stability side together with threaded pockets and anchoring screws, this product uses weight loads arranged into your side which can be rotated on their increasing pins as a way to slowly move the muscle size with the fat inside or even external. Moreover, the actual intensive sportfishing regarding menu and also bridge ends increase the movement's appearance and www.replica-watches.is remove particles in the course of repairing. Just about all 157 motion factors are separately designed to make sure the precision, longevity, along with reliability of the entire wrist watch. Your movements can do an electrical book which range from Thirty-nine hours for you to 46 several hours. The whole movements can be viewed via a pearl gem circumstance back again.
close-link