Лаборатория экспериментального исследования вещества при сверхвысоких давлениях

Научные результаты:

• Разработано уравнение состояния твердых и жидких фаз железа при давлениях до 400 ГПа. Рассчитаны плотности и физические свойства железа при параметрах ядра Земли. Разработано уравнение состояния фаз в системе MgSiO3-MgO при давлениях до 130 ГПа. Впервые калиброваны линии фазовых переходов, включая переход перовскит-постперовскит на давлениях 110–120 ГПа.
• Исследована тонкая структура попигайских алмазов. Получены рентгеноструктурные данные о природе мартенситовых превращений в нанокристаллических алмазных агрегатах. Проведено тестирование ультратвердых алмазных агрегатов Попигая для использования в качестве режущего инструмента буровых коронок.
• Исследован изотопный состав сверхглубинных алмазов Бразилии, сделан вывод о первичном источнике углерода этих алмазов. Обоснована находка мервинита в сверхглубинных алмазах Бразилии – он выступает как индикатор глубинных карбонатитовых расплавов.
• Построена модель генерации карбонатитовых диапиров в переходном слое мантии Земли. Показаны примеры субдукции континентальных пород, которые могут быть источником летучих компонентов из переходного слоя. Показаны возможные результаты процессов, которые объясняются подобной моделью в природе (на примере изучения базальтоидных пород Восточно-Азиатского региона).
• Исследованы фазовые диаграммы в двойных и тройных карбонатных системах при давлениях 3 и 6 ГПа. Получены фундаментальные выводы о природе карбонатных расплавов и о карбонат-силикатных взаимодействиях в мантии Земли. Калиброваны составы расплавов в системе перидотит-СО2 при давлении 10–20 ГПа. Показана широкая область температурной стабильности карбонатитовых расплавов. Установлено, что первичными расплавами кимберлитов трубки Удачная (Якутия) были щелочно-карбонатитовые расплавы.
• Получена экспериментальная фазовая диаграмма метана при давлениях до 80 ГПа. Обосновано образование тяжелых углеводородов из метанового флюида при высоком давлении. Исследована стабильность и уравнения состояния полициклических ароматических углеводородов. Показана их ограниченная температурная стабильность и низкий коэффициент теплового расширения при высоком давлении.
• Исследован образец лунного реголита, в нем найден стишовит. Это первая находка барического минерала из внеземного образца неметеоритного происхождения. Коэсит и стишовит были найдены в эвкрите Береба, метеориты этой группы, возможно, принадлежат астероиду 4 Веста. Проведенные исследования позволили предположить импактные события на этом астероиде, предшествовавшие большим взрывам около 1 млрд лет назад, реконструированным по данным миссии Dawn.
• Исследованы крупные алмазы из фрагмента в метеорите Алмахата Ситта (астероид 2008TC3). Показано, что сложный процесс формирования алмазов проходил через последовательность процессов фрагментации и повторной аккумуляции. Наиболее вероятной является гипотеза образования алмаза при высоких РТ-параметрах, так же, как это происходит на Земле.

Внедрение результатов исследования:

Проводятся разработки по изготовлению бурового инструмента из попигайских нанокристаллических алмазов, который в дальнейшем может быть использован в алмазодобывающей промышленности.

Образование и переподготовка кадров:

• Защиты: 1 докторская диссертация, 8 кандидатских диссертаций, 5 выпускных квалификационных работ магистра, 4 выпускные квалификационные работы бакалавра.

• Проведены 3 международных симпозиума: Advances in High-Pressure Research: Breaking Scales and Horizons, Advances in High-Pressure Research II: Deepest Understanding, Advances in High-Pressure Research III: Towards Geodynamic Implications.

• Проведены 2 школы для молодых специалистов: GeoRAMAN School for students and young scientists, High-pressure Techniques for Petrology and Geodynamics of Earth and Planetary Interiors.

• Разработаны и внедрены курсы лекций для геолого-геофизического факультета НГУ и аспирантуры Института геологии и минералогии СО РАН:

«Петрология мантии и ядра Земли»; «Кристаллохимия минералов»; «Кристаллография»; «Дополнительные главы кристаллографии»; «Введение в геохимию»; «Техника экспериментов при высоких давлениях и температурах»; «Кристаллохимия и структурный анализ»; «Дизайн кристаллов».

Организационные и инфраструктурные преобразования:

В 2018 г. организована Лаборатория физики земли и планет, которая включила в себя основные направления научной деятельности, начатой в рамках мегагранта.