nsu_igm_dnsagatova_202105.pdf

• Литасов Константин Дмитриевич; Новосибирский Государственный Университет, в.н.с.
• Инербаев Талгат Муратович, Институт Геологии и Минералогии им. В.С. Соболева СО РАН, с.н.с.
• Гаврюшкин Павел Николаевич; Новосибирский Государственный Университет, Институт Геологии и Минералогии им. В.С. Соболева СО РАН; доцент, с.н.с.
• Сагатов Нурсултан; Институт Геологии и Минералогии им. В.С. Соболева СО РАН, м.н.с.
• Бехтенова Алтына Ербаяновна; Новосибирский Государственный Университет, Институт Геологии и Минералогии им. В.С. Соболева СО РАН; аспирант, м.н.с.
• Сагатова Динара; Новосибирский Государственный Университет, Институт Геологии и Минералогии им. В.С. Соболева СО РАН; м.н.с., аспирант 2-го курса.
• Банаев Максим Валерьевич; Новосибирский Государственный Университет; студент
• Донских Катерина Георгиевна; Новосибирский Государственный Университет, студент

На основе первопринципных расчетов в рамках теории функционала плотности и алгоритмов предсказания структур продемонстрирована возможность образования Mg₂CO₄ в нижней мантии при давлениях выше 50 ГПа. Mg₂CO₄ образуется в результате реакции MgCO₃ + MgO = Mg₂CO₄, протекающей только при высоких температурах. При 50 ГПа реакция начинается при 2200 K. Температура уменьшается с давлением и опускается до 1085 K при давлении границы ядра Земли и мантии, составляющем примерно 140 ГПа. Две стабильные структуры, Mg₂CO₄-Pnma и Mg₂CO₄-P2₁/c, были обнаружены с помощью метода предсказания кристаллической структуры. Mg₂CO₄-Pnma изоструктурен минералу форстериту (Mg₂SiO₄), тогда как Mg₂CO₄-P2₁/c изоструктурен минералу ларниту (β-Ca2SiO₄). Давление перехода от Mg₂CO₄-Pnma к Mg₂CO₄-P2₁/c составляет около 80 ГПа. Обе фазы динамически устойчивы при декомпрессии вплоть до атмосферного давления и могут сохраняться в образцах природных горных пород высокого давления или в продуктах экспериментов. Mg₂CO₄-Pnma имеет температуру плавления более чем на 16% выше, чем температура плавления магнезита (MgCO₃). При 23,7, 35,5 и 52,2 ГПа Mg₂CO₄-Pnma плавится при 2661, 2819 и 3109 K, соответственно. Скорости акустических волн Vp и Vs Mg₂CO₄-Pnma очень похожи на скорости магнезита, в то время как универсальная анизотропия Mg₂CO₄-Pnma сильнее, чем у магнезита, а коэффициент A^U больше для ортокарбоната. Полученные спектры комбинационного рассеяния Mg₂CO₄-Pnma помогут его идентифицировать в экспериментах при высоком давлении.

• Sagatova, D.; Shatskiy, A.; Sagatov, N.; Gavryushkin, P. N.; Litasov, K. D., Calcium orthocarbonate, Ca2CO4-Pnma: A potential host for subducting carbon in the transition zone and lower mantle. Lithos 2020, 370-371, 105637.
• Gavryushkin, P. N.; Belonoshko, A. B.; Sagatov, N.; Sagatova, D.; Zhitova, E.; Krzhizhanovskaya, M. G.; Rečnik, A.; Alexandrov, E. V.; Medrish, I. V.; Popov, Z. I.; Litasov, K. D., Metastable structures of CaCO3 and their role in transformation of calcite to aragonite and postaragonite. Crystal Growth & Design 2020.
• Gavryushkin, P. N.; Sagatova, D. N.; Sagatov, N.; Litasov, K. D., Formation of Mg-orthocarbonate through the reaction MgCO3 + MgO = Mg2CO4 at Earth’s lower mantle P–T conditions. Crystal Growth & Design 2021, 21 (5), 2986-2992.