Wspólnotowy Serwis Informacyjny Badan i Rozwoju - CORDIS

Dyfuzja wodoru we wnętrzu Ziemi

Choć Ziemia jest planetą skalistą, pod jej powierzchnią zachodzi wiele dynamicznych procesów wodnych, co czyni ją wyjątkową pośród planet skalistych. Nowe spojrzenie na rolę płynów we właściwościach materiałów ma bezpośrednie przełożenie na trzęsienia ziemi i erupcje wulkaniczne.
Dyfuzja wodoru we wnętrzu Ziemi
Strefy subdukcji to regiony geologiczne, w których dwie płyty tektoniczne (fragmenty litosfery Ziemi) gwałtownie się zderzają, powodując, że jedna z nich zapada się w płaszcz Ziemi pod drugą. Ogólnie rzecz biorąc ruchy litosfery oceanicznej (skorupy i górnego płaszcza oceanów) sprzyjają włączeniu wody do minerałów wodnych. Podczas subdukcji niektóre z tych minerałów wodnych ulegają częściowemu odwodnieniu, tworząc fazę płynną.

Część wody powraca na powierzchnię Ziemi, a część jest transportowana do głębokiego płaszcza przez minerały nominalnie bezwodne (NAM). W ramach finansowanego przez UE projektu "Hydrogen incorporation in subducting lithosphere after dehydration reactions" (HISLA-DR) przystąpiono do zbadania nie w pełni rozumianych mechanizmów transferu wody do NAM.

W pierwszej kolejności naukowcy zgromadzili nowe dane dotyczące dyfuzji wodoru do NAM, zwłaszcza do oliwinu. Następstwem doświadczeń laboratoryjnych wykorzystujących chemię niedoboru wody było zgromadzenie próbek skał z wysokociśnieniowego metaperydotytu (np. z Alp Wschodnich). Analiza zawartości wodoru w NAM z tych próbek terenowych stanowi najbardziej kompletny zestaw danych na temat zawartości wody w naturalnych perydotytach ze stref subdukcji.

Dane doświadczalne wykazały, że dyfuzja wodoru w strukturze oliwinu może być albo najszybszą spośród wszystkich pozostałych gatunków, albo o całe rzędy wielkości wolniejszą. Naukowcy powiązali tempo z niedoborami, w których wiązany jest wodór. Wodór kojarzony z najbardziej powszechnymi niedoborami oliwinu w górnym płaszczu dyfunduje do 1000 razy wolniej niż wcześniej zakładano.

Próbki uzyskane z Alp oraz dane z doświadczeń laboratoryjnych demonstrują zabezpieczenie wody na długie okresy oraz współzależność między zawartością wodoru a temperaturą i ciśnieniem. Oba te wnioski potwierdzają zaobserwowane współczynniki powolnej dyfuzji wodoru. Połączenie danych terenowych i laboratoryjnych po raz pierwszy pozwoliło na ewaluację ilościową maksymalnej objętości wody w NAM w strefach subdukcji, co sugeruje, że krawędź płaszcza działa niczym zbiornik wodny.

Strefy subdukcji to regiony o najwyższej aktywności geologicznej na Ziemi, które odgrywają decydującą rolę w zdarzeniach sejsmicznych i erupcjach wulkanicznych. Projekt HISLA-DR dostarczył ważnych informacji na temat dynamicznych zdarzeń wodnych w tych regionach, wypełniając istotną lukę w wiedzy i zapewniając wkład w działania pozwalające zapobiec zagrożeniom.

Powiązane informacje

Słowa kluczowe

Dyfuzja wodoru, strefy subdukcji, litosfera, woda, minerały nominalnie bezwodne
Śledź nas na: RSS Facebook Twitter YouTube Zarządzany przez Urząd Publikacji UE W górę