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

Минералът Давемаоит (CaSiO3-перовскит, третият най-разпространен минерал в долния слой на мантията на Земни интериор) е открит на повърхността на Земя за първи път. Намерен е в капан в диамант. Перовскитът се среща естествено САМО в долния слой на мантията във вътрешността на Земя при условия на изключително висока температура и налягане. Това е първото откритие на интериора земя минерал в природата е важен за геологията за по-добро разбиране на динамиката на дълбините 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 интериор и играе значителна роля в топлинната динамика на Земни интериор. За да поставим нещата в перспектива, от трите слоя на Земя, мантийният слой, между плътното свръхнагрято ядро ​​и тънкия външен слой на кората, съставлява 84% от Земни общ обем, докато долният слой на мантията представлява 55 процента от Земя и се простира от 670 до 2900 км дълбочина. Таблицата по-долу дава моментна снимка на мястото на перовскит в Земни интериор.  

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

Перовскитите заедно с други минерали в мантийния слой играят ключова роля в динамиката на дълбините земя включващ пренос на топлина от ядрото към повърхността, наречен конвекция на мантията. Въпреки изобилието и значението си, перовскитът никога не е бил извлечен от долния слой на мантията, тъй като губи структурата си при отстраняване от условията на високо налягане.  

Изследователите вече съобщиха откритие на калциев силикат перовскит като диамантено включване в естествена проба. Диамантът е намерен в мина Orapa, Ботсвана преди десетилетия и е закупен от минералог от САЩ през 1987 г. Екипът от изследователи е изучавал диаманта в продължение на няколко години за всякакви уловени дълбокоЗемя 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.  

Допълнителни структурни и химични изследвания показват, че минералът има големи количества уловен калий, което предполага, че този перовскит може да бъде домакин на три от основните генериращи топлина елементи (уранът и торият са били известни по-рано), които влияят на генерирането на топлина в Земни интериор. Те нарекоха минерала "davemaoite" (на името на геофизика Ho-kwang "Dave" Mao), който беше одобрен като нов естествен минерал. Изследователите смятат, че минералът може да произхожда от долния слой на мантията между 650 и 900 км дълбоко под повърхността на Земята ^3,4. 

Изненадващо, CaSiO₃ беше съобщено, че перовскитът е открит в диамант дълбоко в Земята от Южна Африка през 2018 г., но изследователският екип не е заявил официално откритиеhttps://www.scientificeuropean.co.uk/sciences/biology/discovery-of-nitrogen-fixing-cell-organelle-nitroplast-in-a-eukaryotic-algae/ на нов минерал 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  

***