- Систематическое изучение вхождения водорода в структуру главных фаз мантии Земли - оливина, вадслеита, рингвудита, Mg-перовскита и ферропериклаза - позволило определить положение солидусов водосодержащего пиролита в зависимости от концентрации Н2О. Из-за высокой растворимости водорода (до 3 мас. % Н2О) в вадслеите и рингвудите эти солидусы имеют резкий перегиб на границах стабильности этих минералов в переходном слое, что создает благоприятные условия для плавления на глубинах 410 и 660 км. При параметрах средней мантийной адиабаты переходный слой может содержать до 0,35 мас. % Н2О. Mg-перовскит и ферропериклаз в нижней мантии содержат менее 100 ppm Н2О, и не могут рассматриваться в качестве важных концентраторов водорода.
- В присутствии Н2О-флюида зона фазового перехода оливин- вадслеит (410 км) расширяется и смещается в сторону низких давлений. Переход рингвудит → Mg-перовскит + ферропериклаз (660 км) смещается в сторону высоких давлений. Гранат-перовскитовый переход в эклогите смещается в сторону низких давлений. Таким образом, повышенное содержание Н2О в переходном слое является важным фактором, определяющим смещение сейсмических границ 410 км вверх и 660 км вниз по разрезу. Для перидотитовой мантии смещение границ фазовых переходов параметризовано в зависимости от состава системы и содержания Н2О.
- Плавление в перидотитовых и эклогитовых системах, содержащих Н2О, СО2 и восстановленный С-О-Н-флюид, имеет фундаментальные различия при давлениях выше 6 ГПа. Плавление в системах с Н2О контролируется растворимостью водорода в структуре номинально безводных силикатов и происходит при пересыщении силикатов водородом при определенных Р-Т-Х-fO2 параметрах. Плавление в системах с СО2 определяется стабильностью щелочных карбонатов и контролируется, главным образом, присутствием Na2O и K2O в системе. В системах с Н2О-СО2 первыми плавятся водосодержащие силикаты, а солидус системы располагается при температурах ниже 1000-1100оС в интервале давлений от 3 до 20-27 ГПа. Температура стабильности карбонатов в этих системах также снижается на 100-200оС. Солидус эклогитовых систем всегда ниже солидуса перидотитовых систем на 100-200оС. Большинство кривых солидусов выполаживается при давлениях выше 6-8 ГПа, благодаря чему возникают условия для плавления перидотитов и эклогитов при пересечении их солидусов с РТ- профилями зон субдукции и средней мантии.
- В восстановленных условиях, при значениях fO2, заданных буферами Mo-MoO2 и Fe-FeO и давлениях от 6 до 16 ГПа, солидусы флюидонасыщеных систем перидотит-С-О-Н и эклогит-С-О-Н располагаются на 400-500оС выше, чем в более окисленных системах с преобладанием Н2О и СО2. Таким образом, в восстановленных доменах верхней мантии (250-660 км), флюидонасыщенные перидотиты и эклогиты могут испытывать плавление только при повышении температуры на 100-200оС выше среднемантийной. Внедрение окисленных блоков при субдукции будет вызывать плавление на глубинных уровнях, масштабы которого определяются буферной емкостью fO2 взаимодействующих резервуаров и скоростями обменных процессов.
1.Litasov K.D., Taniguchi H. Mantle evolution beneath Baikal rift – Sendai, Japan: Center for Northeast Asian Studies, Tohoku University, CNEAS Monograph Series, 2002. – V.5 – 221p.
2.Litasov K.D., Ohtani E., Sano A. Influence of water on major phase transitions in the Earth´s mantle / Earth Deep Water Cycle. Editors S.D. Jacobsen and S. van der Lee, Washington DC: American Geophysical Union, Geophysical Monograph, 2006. – V.168 – P.95–111.
3.Litasov K.D., Ohtani E., Effect of water on the phase relations in the Earth’s mantle and deep water cycle / Advances in High–Pressure Mineralogy. Editor E. Ohtani. Geological Society of America Special Paper, 2007. – V.421, P.115–156.
Статьи в научных рецензируемых журналах по перечню ВАК
1.Литасов К.Д., Добрецов Н.Л., Соболев А.В. Свидетельства реакционного просачивания расплава в верхней мантии из базальтов Витимского и Удоканского вулканических полей Забайкалья // Доклады Академии Наук. – 1999. – Т.368. – №4. – С.525–529.
2.Литасов К.Д., Литасов Ю.Д. Биотит в мегакристовых ассоциациях из щелочных базальтоидов Витимского плато // Геохимия. – 1999. – Т.37. – №3. – С.251–262.
3.Литасов К.Д., Литасов Ю.Д., Мехоношин А.С., Мальковец В.Г. Минералогия мантийных ксенолитов из плиоценовых базанитов р. Джилинда (Витимское вулканическое поле) // Геология и геофизика. – 2000. – Т.41. – №11. – С.1534– 1556.
4.Литасов К.Д., Литасов Ю.Д., Мехоношин А.С., Мальковец В.Г. Геохимия клинопироксенов и петрогенезис мантийных ксенолитов из плиоценовых базанитов р. Джилинда (Витимское вулканическое поле) // Геология и геофизика. – 2000. – Т.41. – №11. – С.1557–1574.
5.Litasov K.D., Foley S.F., Litasov Y.D. Magmatic modification and metasomatism of the subcontinental mantle beneath the Vitim volcanic field (East Siberia): evidence from trace element data on pyroxenite and peridotite xenoliths from Miocene picrobasalt // Lithos. – 2000. – V.54. – P.83–114.
6.Литасов К.Д., Отани Э., Танигучи Х. Фазовая диаграмма пиролита в системе CaO–MgO–Al2O3–SiO2–H2O при давлении до 25 ГПа // Доклады Академии Наук. – 2001. – Т.378. – №5. – C.660–662.
7.Литасов К.Д., Отани Э., Добрецов Н.Л. Устойчивость водосодержащих фаз в мантии Земли // Доклады Академии Наук. – 2001. – Т.378. – №2. – С.238–241.
8.Ohtani E., Toma M., Litasov K.D., Kubo T., Suzuki A. Stability of hydrous silicate phases and water storage capacity in the transition zone and lower mantle // Physics of the Earth and Planetary Interiors. – 2001. – V.124. – P.105–117.
9.Ohtani E., Litasov K.D., Suzuki A., Kondo T. Stability field of new hydrous phase, δ–AlOOH, with implications for water transport into the deep mantle // Geophysical Research Letters. – 2001. – V.28. – P.3991–3994.
10.Litasov K.D., Ohtani E., Taniguchi H. Melting relations of hydrous pyrolite in CaO–MgO–Al2O3–SiO2–H2O system at the transition zone pressures // Geophysical Research Letters. – 2001. – V.28. – P.1303–1306.
11.Litasov K.D., Ohtani E. Phase relations and melt compositions in CMAS–pyrolite– H2O system up to 25 GPa // Physics of the Earth and Planetary Interiors. – 2002. – V.134. – P.105–127.
12.Litasov K.D., Ohtani E. Hydrous solidus of CMAS–pyrolite and melting of mantle plumes at the bottom of the upper mantle // Geophysical Research Letters. – 2003. – V.30. – №22. – P.2143, doi: 10.1029/2003gl018318.
13.Litasov K.D., Ohtani E. Stability of various hydrous phases in CMAS pyrolite– H2O system up to 25 GPa // Physics and Chemistry of Minerals. – 2003. – V.30. – P.147–156.
14.Litasov K.D., Ohtani E., Langenhorst F., Yurimoto H., Kubo T., Kondo T. Water solubility in Mg–perovskites, and water storage capacity in the lower mantle // Earth and Planetary Science Letters. – 2003. – V.211. – P.189–203.
15.Litasov K.D., Ohtani E., Suzuki A., Kawazoe T., Funakoshi K. Absence of density crossover between basalt and peridotite in the cold slabs passing through 660 km discontinuity // Geophysical Research Letters. – 2004. – V.31. – P.L24607, doi: 10.1029/2004gl021306.
16.Ohtani E., Litasov K.D., Hosoya T., Kubo T., Kondo T. Water transport into the deep mantle and formation of a hydrous transition zone // Physics of the Earth and Planetary Interiors. 2004. V.143–144. P.255–269.
17.Литасов К.Д., Отани Э. Cоотношение Al–cодеpжащиx фаз NAL и CF в нижней мантии // Геология и геофизика. – 2004. – Т.45. – №11. – С.1313–1325.
18.Литасов К.Д., Отани Э. Влияние воды на субдукцию океанической коры в нижнюю мантию // Геология и геофизика. – 2004. – Т.45. – №12. – С.1427–1433.
19.Litasov K.D., Ohtani E. Phase relations in hydrous MORB at 18–28 GPa: implications for heterogeneity of the lower mantle // Physics of the Earth and Planetary Interiors. – 2005. – V.150. – P.239–263.
20.Litasov K.D., Ohtani E., Sano A., Suzuki A., Funakoshi K. In situ X–ray diffraction study of post–spinel transformation in a peridotite mantle: Implication for the 660–km discontinuity // Earth and Planetary Science Letters. – 2005. – V.238. – P.311–328.
21.Litasov K.D., Ohtani E., Sano A., Suzuki A., Funakoshi K. Wet subduction versus cold subduction // Geophysical Research Letters. – 2005. – V.32. – №13. – P.L13312, doi: 10.1029/2005gl022921.
22.Vanpeteghem C.B., Angel R.J., Ross N.L., Jacobsen S.D., Litasov K.D., Ohtani E. Al, Fe substitution in MgSiO3 perovskite structure: A single–crystal X–ray diffraction study // Physics of the Earth and Planetary Interiors. – 2006. – V.155. – P.96–103.
23.Sano A., Ohtani E., Litasov K.D., Kubo T., Hosoya T., Funakoshi K., Kikegawa T. In situ X–ray diffraction study of effect of water on garnet–perovskite transformation in MORB and implication for penetrating oceanic crust into the lower mantle // Physics of the Earth and Planetary Interiors. – 2006. – V.159. – P.118–126.
24.Ohtani E., Litasov K.D., Effect of water on mantle phase transitions // Reviews in Mineralogy and Geochemistry. – 2006. – V.62. – P.397–420.
25.Litasov K.D., Kagi H., Shatskiy A., Ohtani E., Lakshtanov D.L., Bass J.D., Ito E. High hydrogen solubility in Al–rich stishovite and water transport in the lower mantle // Earth and Planetary Science Letters. – 2007. – V.262. – P.620–634.
26.Litasov K.D., Ohtani E., Kagi H., Jacobsen S.D., Ghosh S. Temperature dependence and mechanism of hydrogen incorporation in olivine at 12.5–14.0 GPa //Geophysical Research Letters. – 2007. – V.34. – №16. – P.L16314, doi: 10.1029/ 2007gl030737.
27.Litasov K.D., Ohtani E., Ghosh S., Nishihara Y., Suzuki A., Funakoshi K. Thermal equation of state of superhydrous phase B to 27 GPa and 1373 K // Physics of the Earth and Planetary Interiors. – 2007. – V.164. – P.142–160.
28.Ghosh S., Ohtani E., Litasov K.D., Suzuki A., Sakamaki T. Stability of carbonated basaltic melt at the base of the Earth’s upper mantle // Geophysical Research Letters. – 2007. – V.34. – P.L22312, doi: 10.1029/2007GL031349.
29.Litasov K.D., Fei Y.W., Ohtani E., Kuribayashi T., Funakoshi K. Thermal equation of state of magnesite to 32 GPa and 2073 K // Physics of the Earth and Planetary Interiors. – 2008. – V.168. – P.191–203.
30.Litasov K.D., Ohtani E. Solidus and phase relations of carbonated peridotite in the system CaO–Al2O3–MgO–SiO2–Na2O–CO2 to the lower mantle depths // Physics of the Earth and Planetary Interiors. – 2009. – V.177. – P.46–58.
31.Litasov K.D., Ohtani E. Phase relations in the peridotite–carbonate–chloride system at 7.0–16.5 GPa and the role of chlorides in the origin of kimberlite and diamond // Chemical Geology. – 2009. – V.262. – P.29–41.
32.Ghosh S., Ohtani E., Litasov K.D., Terasaki H. Solidus of carbonated peridotite from 10 to 20 GPa and origin of magnesiocarbonatite melt in the Earth’s deep mantle // Chemical Geology. – 2009. – V.262. – P.17–28.
33.Shatskiy A., Litasov K.D., Shinoda K., Matsuzaki T., Yamazaki D., Yoneda A., Ito E., Katsura T. Single crystal growth of wadsleyite // American Mineralogist. – 2009. – V.94. – P.1130–1136.
34.Литасов К.Д., Шацкий А.Ф., Кацура Т., Отани Э. Растворимость воды в форстерите при давлении 8–14 ГПа // Доклады Академии Наук. – 2009. – Т.425. – №4. – С.522–526.
35.Литасов К.Д., Шацкий А.Ф., Кацура Т., Отани Э. Вхождение водорода в структуру форстерита в системах Mg2SiO4–K2Mg(CO3)2–H2O и Mg2SiO4–H2O–C при давлении 7,5–14,0 ГПа // Геология и геофизика. – 2009. – Т.50. – №12. – С.1456–1469.
36.Литасов К.Д. Влияние Al2O3 на содержание воды в периклазе и ферропериклазе при давлении 25 ГПа // Геология и геофизика. – 2010. – Т.51. – №6. – С.827–834.
37.Litasov K.D., Ohtani E. The solidus of carbonated eclogite in the system CaO– Al2O3–MgO–SiO2–Na2O–CO2 to 32 GPa and carbonatite liquid in the deep mantle // Earth and Planetary Science Letters. – 2010. – V.295. – P.115–126.
38.Litasov K.D., Shatskiy A., Fei Y., Suzuki A., Ohtani E., Funakoshi K. Pressure– volume–temperature equation of state of tungsten carbide to 32 GPa and 1673 K // Journal of Applied Physics. – 2010. – V.108. – P.053513, doi:10.1063/1.3481667.
39.Litasov K.D., Safonov O.G., Ohtani E., Origin of Cl–bearing silica–rich melt inclusions in diamond: experimental evidence for eclogite connection // Geology. – 2010. – V.38. – P.1131–1134.
40.Sokol, A.G., Palyanov Y.N., Kupriyanov I.N., Litasov K.D., Polovinka M.P. Effect of oxygen fugacity on the H2O storage capacity of forsterite in the carbon– saturated systems // Geochimica et Cosmochimica Acta. – 2010. – V.74. – P.4793– 4806.
41.Shatskiy A., Litasov K.D., Terasaki H., Katsura T., Ohtani E. Performance of semi–sintered ceramics as pressure transmitting media up to 30 GPa // High Pressure Research. – 2010. – V.30 – P.443–450.
42.Litasov K.D., Shatskiy A., Ohtani E., Katsura T. Systematic study of hydrogen incorporation into Fe–free wadsleyite // Physics and Chemistry of Minerals. – 2011. – V.38 – P.75–84.
43.Литасов К.Д., Шацкий А.Ф., Похиленко Н.П. Фазовые соотношения и плавление в системах перидотит–Н2О–СО2 и эклогит–Н2О–СО2 при давлениях 3– 27 ГПа // Доклады Академии Наук. – 2011. – Т.437 – №5 – в печати.
44.Литасов К.Д. Физико–химические условия плавления мантии Земли в присутствии С–О–Н–флюида по экспериментальным данным // Геология и геофизика. – 2011. – Т.52. – №5. – в печати.