Investigadores de la Universidad de Ehime han medido recientemente la velocidad de propagación de las ondas ultrasónicas en un mineral hidratado rico en aluminio llamado fase D en condiciones de presión relevantes para el manto profundo de la Tierra. Sus resultados sugieren que las anomalías de cizallamiento sísmico observadas localmente debajo de las zonas de subducción pueden revelar la presencia de minerales hidratados en el manto inferior más alto. lo que tendría importantes implicaciones para el interior de la Tierra porque el hidrógeno afecta considerablemente las propiedades físicas y químicas de los minerales del manto.

Desde el descubrimiento de un espécimen de ringwoodita con agua atrapado en un diamante superprofundo de Brasil por Pearson et al. en 2014 (publicado en Naturaleza ), Se ha recuperado el interés por encontrar y caracterizar los minerales portadores y huéspedes potenciales del agua en el interior profundo de la Tierra. Entre los minerales candidatos, Los silicatos densos de magnesio hidratado (DHMS) se consideran portadores de agua primarios desde la litosfera poco profunda hasta la zona de transición del manto profundo (ZMT; 410–660 km de profundidad), pero debido a su relativa inestabilidad frente a la presión (P) y la temperatura (T), Los DHMS se asociaron generalmente con la presencia de agua hasta la parte media de la MTZ.

Un estudio experimental también publicado en 2014 en la revista Naturaleza Geociencia Sin embargo, mostró que cuando el aluminio incorpora DHMS, su estabilidad frente a P y T se mejora drásticamente, permitiendo que esos minerales transporten y alberguen agua hasta profundidades de 1200 km en el manto inferior (Pamato et al., 2014). De hecho, sus experimentos mostraron que el mineral DHMS que contiene aluminio llamado fase D de Al es probable que se forme en las condiciones P y T del manto inferior más alto, de la recristalización de la masa fundida hidratada en el límite del manto y la losa subducida. Aunque esta reacción fue justificada por experimentos de laboratorio, no hubo medición directa de las velocidades del sonido de la fase D de Al y, por lo tanto, fue difícil asociar la presencia de rocas hidratadas ricas en Al con las observaciones sísmicas en el fondo de la ZTZ y en el manto inferior más alto.

Los investigadores de Ehime midieron con éxito la longitud (V _PAG ) y cortante (V _S ) velocidades, así como la densidad de la fase D de Al, hasta 22 GPa y 1300 K mediante técnicas de rayos X de sincrotrón combinadas con mediciones ultrasónicas in situ a altas P y T, en el aparato de yunque múltiple ubicado en la línea de luz BL04B1 en SPring-8 (Hyogo, Japón). Los resultados de sus experimentos proporcionaron una comprensión clara de las velocidades del sonido de la fase D de Al en un amplio rango de P y T, permitiendo modelar las velocidades sísmicas de rocas hidratadas en las partes interior y exterior de la losa subducida (Imagen 1). A partir de estos modelos, mostraron que la presencia de una capa hidratada rica en Al que incluye la fase D de Al, en el manto inferior más alto, estaría asociado con V negativo _S perturbaciones (-1,5%) mientras que el V correspondiente _PAG las variaciones (-0,5%) permanecerían por debajo del límite de detección de las técnicas sismológicas. Estos nuevos datos deberían contribuir en gran medida a rastrear la existencia y el reciclaje de la antigua corteza litosférica subducida y, finalmente, la presencia de agua en el manto inferior de la Tierra.