В 2001 году исполняется 40 лет со дня открытия сверхплотной модификации кремнезема(SiO₂),природный аналог которой получил название “СТИШОВИТ”.

Пластинчатый кристалл плотного кремнезема размером 0,1 мм. Воспроиведено из статьи С.М.Стишова и С.В.Поповой, Геохимия, №10,  837, 1961г.

Экспериментальные результаты о синтезе при высоком давлении новой модификации кремнезема с плотностью 4.35 г/см3, что на 60 % плотнее фазы кварца, опубликованы С.М. Стишовым и С.В. Поповой в журнале Геохимия №10 в 1961 году. Менее чем через полгода E.C.T. Chao, J.J.Fahey, and J. Littler сообщили об открытии плотной фазы кремнезема в породах Аризонского метеоритного кратера и назвали новый минерал "СТИШОВИТ" (Journal of Geophysical Research №1,1962 г.).

Как оказалось, эти публикации определили на много лет вперед одно из главнейших направлений исследований в области физики Земли и планет.

Аризонский метеоритный кратер. Здесь впервые был обнаружен минерал, названный стишовитом.( E.C.T.Chao, J.J.Fahey, and J. Littler and D.J.Milton, Journal of Geophysical Research 67, 419, 1962 г.).

Чтобы оценить значение работ, опубликованных 40 лет назад, напомним, что в теоретической геофизике в 50-х годах соперничали два основных направления. Одно было связано с предположением о существенном изменении химического состава в глубинах мантии Земли, другое – с изменением физического состояния основных породообразующих минералов под влиянием высоких давлений и температур.

В 1952 году Гарвардский профессор Francis Birch показал, что гипотеза химически дифференцированной мантии не может быть согласована с геофизическими наблюдениями, и сформулировал представление о фазовых переходах в веществе мантии Земли при высоких давлениях. В частности, F.Birch предполагал возможность существования при высоких давлениях плотной фазы кремнезема с координационным числом кремния по отношению к кислороду равном шести. Год спустя, Loring Coes получил под давлением новую фазу кремнезема с плотностью 3.01 г/см3 ( на 14% плотнее кварца ),однако анализ её кристаллической структуры показал, что несмотря на значительное возрастание плотности, координационным полиэдром кремния остается тетраэдр. Более того, изменение плотности и упругих свойств кремнезема при этом превращении оказалось недостаточным для объяснения свойств земных глубин. Таким образом, возникла своего рода “тупиковая” ситуация, нашедшая своё разрешение только в 1961г. в результате открытия сверхплотного кремнезема, что окончательно определило направление геофизической мысли.

В настоящее время можно считать доказанным, что основные особенности переходного слоя мантии Земли связаны с фазовыми переходами в силикатах под воздействием высоких давлений и температур на больших глубинах. Именно последовательные превращения (распад сложных окислов и синтез новых структур), в результате которых происходит образование плотных фаз, в которых кремний занимает октаэдрические пустоты в кислородной плотнейшей упаковке, приводят к наблюдаемым аномалиям градиентов скоростей продольных и поперечных сейсмических волн. Очевидно, что значительные объемные изменения при таких превращениях должны приводить к росту напряжений в веществе мантии Земли, и это, по-видимому, объясняет природу глубокофокусных землетрясений.

Нельзя не отметить. что стишовит часто образуется под воздействием высоких динамических давлений и температур, возникающих при столкновении крупных метеоритов с поверхностью Земли. Следовательно, находки стишовита в природе позволяют диагностировать происхождение кратероподобных геологических структур, оценить частоту падения крупных метеоритов, выяснить роль этих событий в истории нашей планеты.

Кристалл плотного кремнезема размером 2,4мм, выращенный сотрудниками ИФВД РАН Н.А.Бенделиани, Л.М.Литягиной,   Т.И.Дюжевой, Н.А.Николаевым в 2001году.

Несмотря на сорокалетнюю историю, интерес к изучению свойств стишовита не ослабевает. Появляются новые работы по измерению упругих модулей и оптических свойств, расчетам электронной зонной структуры, изучению “пост-стишовитных” фаз, по исследованию процесса твердофазной аморфизации стишовита.

В последнее время в ИФВД впервые были выращены под давлением крупные монокристаллы стишовита, что позволяет надеяться на быстрый прогресс в исследовании свойств этого уникального вещества.