Мы используем cookie файлы.
Пользуясь сайтом, вы соглашаетесь с нашей Политикой конфиденциальности.

Приглашенный ученый Отани Эйджи Япония
Номер договора
14.B25.31.0032
Период реализации проекта
2013-2017
Заведующий лабораторией

По данным на 30.01.2020

30
Количество специалистов
157
научных публикаций
6
Объектов интеллектуальной собственности
Общая информация

Одним из приоритетных направлений исследований сотрудников лаборатории является синтез сверхтвердого алмазного нанокомпозита, который имеет повышенный спрос на рынке технологий. Также ученые занимаются разработкой термодинамических моделей кимберлитового магматизма и образования алмазов (сублитосферных и сверхглубинных).

Название проекта: Экспериментальное исследование вещества при сверхвысоких давлениях и создание согласованной термодинамической модели глубинного строения Земли

Приоритет СНТР: а


Цели и задачи

Направления исследований: Фазовые диаграммы и термодинамика минералов при высоких давлениях, мантийная петрология, минералы высоких давлений в метеоритах, синтез нанокристаллических материалов на основе углерода

Цель проекта:

  • Разработка уравнений состояния и термодинамических моделей для твердых и жидких фаз при высоком давлении с целью количественной оценки процессов перераспределения вещества в глубинах Земли
  • Решение задачи по синтезу спеков с уникальными абразивными свойствами с помощью изучения нанополикристаллических алмазов Попигайской астроблемы


Практическое значение исследования

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.

Сотрудничество:

  • Университет Тохоку (Япония), Токийский университет (Япония), Университет Ехиме (Япония): совместные научные проекты и симпозиумы
  • Carnegie Institution of Washington (США): стажировки студентов и аспирантов, совместные проекты
  • Байройтский Университет, Байройт (Германия): стажировки студентов и аспирантов, совместные проекты


Скрыть Показать полностью
Lobanov S.S., Chen P.N., Chen X.J., Zha C.S., Litasov K.D., Mao H.K., Goncharov A.F.
Carbon precipitation from heavy hydrocarbon fluid in deep planetary interiors. Nature Communications 4: 2446 (2013).
Litasov K.D., Shatski, A., Ohtani E.
Melting and subsolidus phase relations in peridotite and eclogite systems with reduced C-O-H fluid at 3-16 GPa. Earth and Planetary Science Letters 391: 87–99 (2014).
Miyahara M., Ohtani E., Yamaguchi A., Ozawa S., Sakai T., Hirao N.
Discovery of coesite and stishovite in eucrite. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 111: 10939–10942 (2014).
Sharygin I.S., Litasov K.D., Shatskiy A.F., Golovin A.V., Ohtani E., Pokhilenko N.P.
Melting phase relations of the Udachnaya-East group-I kimberlite at 3.0-6.5 GPa: experimental evidence for alkali-carbonatite composition of primary kimberlite melt and implications for mantle plumes. Gondwana Research 28: 1391–1414 (2015).
Chanyshev A.D., Litasov K.D., Furukawa Y., Kokh K.A., Shatskiy A.F.
Temperature-induced oligomerization of polycyclic aromatic hydrocarbons at ambient and high pressures. Scientific Reports 7: 7889 (2017).
Фотоальбомы
Вторник , 03.12.2019
Другие лаборатории и ученые
Лаборатория, принимающая организация
Область наук
Город
Приглашенный ученый
Период реализации проекта
Лаборатория орогенеза

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт земной коры Сибирского отделения Российской академии наук

Науки о Земле и смежные экологические науки

Иркутск

Писаревский Сергей Анатольевич

Австралия, Россия

2019-2021

Вычислительная лаборатория подземной физико-химической гидро-геомеханики

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный университет имени М.В.Ломоносова"

Науки о Земле и смежные экологические науки

Москва

Подладчиков Юрий Юрьевич

Россия

2019-2021

Лаборатория комплексного изучения и мониторинга геодинамических процессов в Курило-Камчатской зоне субдукции

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки «Институт физики Земли имени О. Ю. Шмидта Российской академии наук (ИФЗ РАН)»

Науки о Земле и смежные экологические науки

Москва

Шапиро Николай Михайлович

Франция, Россия

2018-2020