Минерал Давемаоит (CaSiO3-перовскит, третий по распространенности минерал в нижнем слое мантии недр Земли) был впервые обнаружен на поверхности Земли. Он был найден в ловушке внутри алмаза. Перовскит в природе встречается ТОЛЬКО в нижнем слое мантии недр Земли в условиях чрезвычайно высоких температур и давления. Это первое открытие подземных минералов в природе важно для геологии для лучшего понимания динамики глубин Земли.
Перовскит - это минерал, состоящий из оксида кальция и титана (CaTiO3). Любой другой минерал, имеющий подобную кристаллическую структуру, называется перовскитом. Это делает перовскит классом соединений, которые имеют тот же тип кристаллической структуры, что и CaTiO.3 (структура перовскита).
Кальций-силикатный перовскит (CaSiO3-перовскит или CaPv) является важным минералом, потому что это третий по распространенности минерал1 (7% по объему) в нижнем слое мантии Земляинтерьер и играет значительную роль в динамике тепла Земляинтерьер. Для сравнения: из трех слоев Земли слой мантии, расположенный между плотным перегретым ядром и тонким слоем внешней коры, составляет 84 % от общего объема Земли, в то время как только нижний слой мантии составляет 55 % объема Земли. Земля и простирается от 670 до 2900 км в глубину. В таблице ниже представлен снимок места перовскита в недрах Земли.
Таблица: Место богатого перовскитом слоя в недрах Земли
| Глубина (от поверхности до ядра) | Слой земли | Температура | Состав и состояние |
| 0-100 км | Кора | ||
| 100-670 км | Наружная мантия (Верхняя мантия) | От 200 ° C до 900 ° C | почти исключительно твердые, могут течь очень медленно, состоят из горных пород, около 55% оливина и 35% пироксена и от 5 до 10% оксида кальция и оксида алюминия. |
| 670–2900 км | Внутренняя мантия (Нижняя мантия) | От 1650 ° C до 2350 ° C | в основном состоит из трех минералов - бриджманита, ферропериклаза и кальций-силикатный перовскит (CaSiO3-перовскит). Камни мантии обладают пластичностью, поэтому они ползут в ответ на температуру и давление. Мантийная конвекция - это явление восходящего движения материала мантии, переносящего тепло от ядра к поверхности. |
| 2900 - 5100 км | Внешнее ядро | От 2204 ° C до 4982 ° C | из жидких металлов |
| 5100 - 6378 км | Внутреннее ядро | 4,982 ° C | из твердых металлов |
Перовскиты наряду с другими минералами в слое мантии играют ключевую роль в динамике глубинных слоев Земли, включая передачу тепла от ядра к поверхности, называемую мантийной конвекцией. Несмотря на свое обилие и важность, перовскит никогда не извлекался из нижнего слоя мантии, потому что он теряет свою структуру при выходе из условий высокого давления.
Исследователи сообщили об открытии перовскита силиката кальция в виде алмазного включения в природном образце. Алмаз был найден на руднике Орапа в Ботсване несколько десятилетий назад и куплен минералогом из США в 1987 году. Группа исследователей в течение нескольких лет изучала алмаз в поисках любого захваченного минерала из глубин Земли.
Исследовательская группа во главе с Оливером Чаунером использовала синхротронную дифракцию рентгеновских лучей для изучения внутренней структуры бесконечно маленьких темных пятнышек в алмазе, который, как считается, является перовскитом из нижнего слоя мантии, и смогла найти убедительные доказательства структурно сохранившейся кубической CaSiO3-перовскита. там2.
Дальнейшие структурные и химические исследования показали, что в минерале было большое количество захваченного калия, подразумевая, что этот перовскит мог содержать три основных теплопроизводящих элемента (ранее были известны уран и торий), которые влияют на тепловыделение в недрах Земли. Они назвали минерал «давемаоит» (в честь геофизика Хо-гвана «Дэйв» Мао), который был признан новым природным минералом. Исследователи считают, что минерал мог произойти из нижнего слоя мантии на глубине от 650 до 900 км под поверхностью Земли. 3,4.
Удивительно, но CaSiO3 Сообщалось, что перовскит был обнаружен в глубоко залегающем алмазе из Южной Африки в 2018 году, однако исследовательская группа не заявляла об официальном открытии нового минерала. 5.
Это открытие, в сочетании с дальнейшими открытиями большего количества минералов в будущем, должно обогатить понимание эволюции мантии Земли.
Ссылки:
- Чжан З., и др. 2021. Теплопроводность CaSiO.3 перовскит в условиях нижней мантии. Physical Review B. Том 104, выпуск 18–1. Опубликован 4 ноября 2021 г. DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRevB.104.184101
- Фэй, Ю. 2021. Извлечение перовскита из нижней мантии // Наука. Опубликовано 11 ноября 2021 г. Том 374, выпуск 6569, стр. 820-821. Наука (2021 г.). DOI: https://doi.org/10.1126/science.abm4742
- Чаунер, О. и др.. Открытие давемаита CaSiO3-перовскита как минерала из нижней мантии. Наука. 11 ноября 2021 г. Том 374, выпуск 6569, стр. 891-894. DOI: https://doi.org/10.1126/science.abl8568
- Университет Невады 2021. Новости - Краткое исследование: первый в истории внутренний минерал Земли обнаружен в природе. [Опубликовано 15 ноября 2021 г. Доступно в Интернете по адресу https://www.unlv.edu/news/release/research-brief-first-ever-interior-earth-mineral-discovered-nature
- Нестола Ф., Королев Н., Копылова М. и др.. Перовскит CaSiO3 в алмазе указывает на рециклинг океанической коры в нижнюю мантию. Nature 555. С. 237–241 (2018). https://doi.org/10.1038/nature25972
