Iekšējā zemes minerāla, davemaoīta (CaSiO3-perovskīta) atklāšana uz Zemes virsmas

Minerāls Davemaoīts (CaSiO3-perovskīts, trešais visbiežāk sastopamais minerāls mantijas apakšējā slānī Zemes interjers) ir atklāts uz virsmas Zeme pirmo reizi. Tas tika atrasts iesprostots dimantā. Perovskīts dabiski sastopams TIKAI iekšējā mantijas apakšējā slānī Zeme ārkārtīgi augstas temperatūras un spiediena apstākļos. Šis ir pirmais interjera atklājums zeme minerāls dabā ir svarīgs ģeoloģijai, lai labāk izprastu dziļuma dinamiku Zeme.  

Perovskīts ir minerāls, kas sastāv no kalcija titāna oksīda (CaTiO₃). Jebkuru citu minerālu ar līdzīgu kristāla struktūru sauc par perovskītu. Tas padara perovskītu par savienojumu klasi, kam ir tāda pati kristāla struktūra kā CaTiO₃ (perovskīta struktūra).    

Kalcija-silikāta perovskīts (CaSiO₃-perovskīts vai CaPv) ir svarīgs minerāls, jo tas ir trešais visizplatītākais minerāls¹ (7% pēc tilpuma) apakšējā apvalka slānī Zemes interjerā un spēlē nozīmīgu lomu siltuma dinamikā Zemes interjers. Lai liktu lietas perspektīvā, no trim slāņiem Zeme, mantijas slānis starp blīvu pārkarsētu serdi un plānu ārējo garozas slāni veido 84% no Zemes kopējais tilpums, savukārt apakšējais apvalka slānis vien veido 55 procentus no Zeme un stiepjas no 670 līdz 2900 km dziļumā. Zemāk esošajā tabulā ir sniegts perovskīta vietas momentuzņēmums Zemes interjers.  

Tabula: Perovskīta slāņa vieta Zemes iekšienē  

Perovskīti kopā ar citiem minerāliem mantijas slānī spēlē galveno lomu dziļuma dinamikā zeme ietver siltuma pārnesi no kodola uz virsmu, ko sauc par apvalka konvekciju. Neskatoties uz tā pārpilnību un nozīmi, perovskīts nekad nav ticis iegūts no mantijas apakšējā slāņa, jo tas zaudē savu struktūru, kad tas tiek noņemts no augsta spiediena apstākļiem.  

Pētnieki tagad ir ziņojuši atklāšana kalcija silikāta perovskīts kā dimanta iekļaušana dabiskā paraugā. Dimants tika atrasts Orapas raktuvēs, Botsvānā pirms gadu desmitiem, un 1987. gadā to iegādājās ASV mineralogs. Pētnieku komanda dažus gadus pētīja dimantu, lai noteiktu iesprostotu dziļumu.Zeme minerāls.  

Olivera Tshaunera vadītā pētnieku grupa izmantoja sinhrotrona rentgena difrakciju, lai izpētītu bezgalīgi mazo tumšo plankumu iekšējo struktūru dimantā, kas, domājams, ir perovskīts no apakšējā apvalka slāņa, un spēja atrast galīgus pierādījumus par strukturāli saglabājušos kubisko CaSiO3-perovskītu. tur².  

Turpmākie strukturālie un ķīmiskie pētījumi liecināja, ka minerālā bija liels daudzums ieslodzītā kālija, kas nozīmē, ka šis perovskīts var saturēt trīs no galvenajiem siltumu ražojošiem elementiem (iepriekš bija zināms urāns un torijs), kas ietekmē siltuma veidošanos Zemes interjers. Minerālu viņi nosauca par "davemaoītu" (ģeofiziķa Ho-kvanga "Dave" Mao vārdā), kas tika apstiprināts kā jauns dabisks minerāls. Pētnieki domā, ka minerāls varētu būt cēlies no apakšējā mantijas slāņa 650 līdz 900 km dziļumā zem Zemes virsmas. ^3,4. 

Pārsteidzoši, CaSiO₃ Tika ziņots, ka perovskīts tika atklāts Zemes dziļumos dimantā no Dienvidāfrikas 2018. gadā, taču pētnieku grupa nebija apgalvojusi, ka atklājumshttps://www.scientificeuropean.co.uk/sciences/biology/discovery-of-nitrogen-fixing-cell-organelle-nitroplast-in-a-eukaryotic-algae/ no jauna minerāla ⁵. 

Šim atklājumam kopā ar turpmākiem minerālu atklājumiem nākotnē vajadzētu bagātināt izpratni par Zemes apvalka evolūciju.  

***

Norādes:  

1. Džans Z., un citi 2021. CaSiO siltumvadītspēja₃ perovskīts zemākas mantijas apstākļos. Fiziskais apskats B. 104. sējums, 18.–1. izdevums. Publicēts 4. gada 2021. novembrī. DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRevB.104.184101 

2. Fejs, Y. 2021. Perovskīts iegūts no apakšējās mantijas, Zinātne. Publicēts 11. gada 2021. novembrī. 374. sēj., 6569. izdevums, 820.–821. lpp. Zinātne (2021). DOI: https://doi.org/10.1126/science.abm4742 

3. Čauners, O. un citi. Davemaoīta, CaSiO3-perovskīta kā minerāla atklāšana no apakšējās mantijas. Zinātne. 11. gada 2021. novembris. 374. sēj., 6569. izdevums, 891.–894. lpp. DOI: https://doi.org/10.1126/science.abl8568 

4. Nevadas Universitāte, 2021. Jaunumi — īsumā par pētījumiem: pirmais iekšējais zemes minerāls, kas atklāts dabā. [Publicēts 15. gada 2021. novembrī. Pieejams tiešsaistē vietnē https://www.unlv.edu/news/release/research-brief-first-ever-interior-earth-mineral-discovered-nature  

5. Ņestola, F., Koroļovs, N., Kopilova, M. un citi. CaSiO3 perovskīts dimantā norāda uz okeāna garozas pārstrādi apakšējā apvalkā. Nature 555, 237–241 (2018). https://doi.org/10.1038/nature25972  

***