Открытие недр Земли, Давемаоита (CaSiO3-перовскита) на поверхности Земли

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  

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:  

1. 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 

2. 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 

3. 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 

4. 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  

5. 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