Откриване на вътрешен земен минерал, давемаоит (CaSiO3-перовскит) на земната повърхност

The mineral Davemaoite (CaSiO3-perovskite, the third most abundant mineral in lower mantle layer of Земни interior) has been discovered on the surface of the Земя for the first time. It was found trapped inside a diamond. Perovskite is found naturally ONLY in lower mantle layer of the interior of the Земя under extremely high temperature and pressure conditions. This first-ever discovery of interior земя mineral in nature is important to geology for better understanding of dynamics of deep Земя.  

Перовскитът е минерал, състоящ се от калциев титанов оксид (CaTiO₃). Всеки друг минерал с подобна кристална структура се нарича перовскит. Това прави перовскит клас съединения, които имат същия тип кристална структура като CaTiO₃ (перовскитна структура).    

Калциево-силикатен перовскит (CaSiO₃-перовскит или CaPv) е важен минерал, защото е третият най-разпространен минерал¹ (7 обемни %) в долния мантиен слой на Земни interior and plays a significant role in the heat dynamics of Земни interior. To put things in perspective, of the three layers of Земя, the mantle layer, between dense super-heated core and thin outer crust layer, makes up 84% of Земни total volume while the lower mantle layer alone comprises 55 percent of the Земя and extends from 670 and 2900 km in depth. The below table gives a snapshot view of place of perovskite in Земни интериор.  

Таблица: Място на богат на перовскит слой във вътрешността на Земята  

Perovskites along with other minerals in the mantle layer play a key role in the dynamics of deep земя involving heat transfer from core towards surface, called mantle convection. Despite its abundance and importance, perovskite has never been retrieved from the lower mantle layer, because it loses its structure on being removed from its high-pressure conditions.  

Researchers have now reported откритие of calcium silicate perovskite as a diamond inclusion in a natural sample. The diamond was found in Orapa mine, Botswana decades ago and was purchased by a mineralogist of USA in 1987. The team of researchers had been studying the diamond for few years for any entrapped deep-Земя минерал.  

Изследователският екип, ръководен от Оливър Чаунер, използва синхротронна рентгенова дифракция, за да проучи вътрешната структура на безкрайно малките тъмни петна в диамант, за който се смята, че е перовскит от долния мантиен слой и успя да намери окончателни доказателства за структурно запазен кубичен CaSiO3-перовскит там².  

Further structural and chemical studies indicated that the mineral had large amounts of trapped potassium implying that this perovskite could host three of the major heat-producing elements (uranium and thorium were previously known) which influence heat generation in Земни interior. They named the mineral “davemaoite” (after geophysicist Ho-kwang “Dave” Mao) which was approved as a new natural mineral. The researchers think that the mineral may have originated from lower mantle layer between 650 and 900 km deep below the Earth’s surface ^3,4. 

Изненадващо, CaSiO₃ perovskite was reported to be discovered in a deep-Earth diamond from South Africa in 2018 however the research team had not claimed official discoveryhttps://www.scientificeuropean.co.uk/sciences/biology/discovery-of-nitrogen-fixing-cell-organelle-nitroplast-in-a-eukaryotic-algae/ of a new mineral ⁵. 

Това откритие, във връзка с по-нататъшни открития на повече минерали в бъдеще, трябва да обогати разбирането за еволюцията на земната мантия.  

***

Литература:  

1. Джан З., и др 2021. Топлопроводимост на CaSiO₃ перовскит при условия на по-ниска мантия. Физически преглед B. Том 104, брой 18 – 1. Публикувано на 4 ноември 2021 г. DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRevB.104.184101 

2. Фей, Й. 2021. Перовскит, извлечен от долната мантия, Наука. Публикувана на 11 ноември 2021 г. Том 374, брой 6569 стр. 820-821. Наука (2021). DOI: https://doi.org/10.1126/science.abm4742 

3. Чаунер, О. и др. Откриване на давемаоит, CaSiO3-перовскит, като минерал от долната мантия. наука. 11 ноември 2021 г. Том 374, брой 6569 стр. 891-894. DOI: https://doi.org/10.1126/science.abl8568 

4. Университет на Невада 2021. Новини – Накратко изследвания: Първият по рода си вътрешен земен минерал, открит в природата. [Публикувано на 15 ноември 2021 г. Предлага се онлайн на адрес https://www.unlv.edu/news/release/research-brief-first-ever-interior-earth-mineral-discovered-nature  

5. Нестола, Ф., Королев, Н., Копилова, М. и др. CaSiO3 перовскитът в диаманта показва рециклирането на океанската кора в долната мантия. Природа 555, 237–241 (2018). https://doi.org/10.1038/nature25972  

***