Pesquisadores da Ehime University mediram recentemente a velocidade de propagação das ondas ultrassônicas em um mineral hidratado rico em alumínio, chamado Al-fase D, em condições de pressão relevantes para o manto profundo da Terra. Seus resultados sugerem que as anomalias de cisalhamento sísmicas observadas localmente abaixo das zonas de subducção podem revelar a presença de minerais hídricos no manto inferior superior, o que teria implicações importantes para o interior da Terra porque o hidrogênio afeta consideravelmente as propriedades físicas e químicas dos minerais do manto.

Desde a descoberta de um espécime de ringwoodita contendo água preso em um diamante superprofundado do Brasil por Pearson et al. em 2014 (publicado em Natureza ), há um interesse recuperado em encontrar e caracterizar os minerais portadores e hospedeiros potenciais da água nas profundezas do interior da Terra. Entre os minerais candidatos, Silicatos de magnésio hidratado denso (DHMSs) são considerados como transportadores primários de água da litosfera rasa para a zona de transição do manto profundo (MTZ; 410-660 km de profundidade), mas por causa de sua relativa instabilidade contra pressão (P) e temperatura (T), Os DHMSs foram geralmente associados à presença de água até a parte média do MTZ.

Um estudo experimental também publicado em 2014 na revista. Nature Geoscience no entanto, mostrou que quando o alumínio incorpora DHMSs, sua estabilidade contra P e T é drasticamente melhorada, permitindo que esses minerais transportem e hospedem água até profundidades de 1200 km no manto inferior (Pamato et al., 2014). Seus experimentos de fato mostraram que o mineral DHMS contendo alumínio, chamado Al-fase D, provavelmente se formará nas condições P e T do manto inferior superior, da recristalização do fundido hidratado no limite do manto e da laje subduzida. Embora essa reação tenha sido justificada por experimentos de laboratório, não houve medição direta das velocidades do som da fase D de Al e, portanto, foi difícil associar a presença de rochas hidratadas ricas em Al às observações sísmicas no fundo do MTZ e no manto inferior superior.

Os pesquisadores da Ehime mediram com sucesso o longitudinal (V _P ) e cisalhamento (V _S ) velocidades, bem como a densidade da fase D de Al, até 22 GPa e 1300 K por meio de técnicas de raios-X síncrotron combinadas com medições ultrassônicas in situ em P e e T elevados, no aparelho multi-bigorna localizado na linha de luz BL04B1 em SPring-8 (Hyogo, Japão). Os resultados de seus experimentos forneceram uma compreensão clara das velocidades do som da fase D do Al sob uma ampla faixa de P e T, permitindo modelar as velocidades sísmicas de rochas hídricas nas partes interna e externa da laje subduzida (Imagem 1). A partir desses modelos, eles mostraram que a presença de uma camada hídrica rica em Al, incluindo a fase D de Al, no manto inferior superior, seria associado a V negativo _S perturbações (-1,5%) enquanto o V correspondente _P variações (-0,5%) permaneceriam abaixo do limite de detecção das técnicas sismológicas. Esses novos dados devem contribuir muito para rastrear a existência e reciclagem da crosta litosférica subduzida anteriormente e, eventualmente, a presença de água no manto inferior da Terra.