Силикатный перовскит
Силикатный перовскит – это либо (Mg,Fe)SiO 3 (магний концевой элемент называется бриджманитом [1] ) или CaSiO 3 ( силикат кальция, известный как давемаоит ), образующий структуру перовскита . Силикатные перовскиты нестабильны на поверхности Земли и в основном существуют в нижней части мантии Земли , на глубине от 670 до 2700 км (от 420 до 1680 миль). образуют основные минеральные фазы Считается, что они вместе с ферропериклазом .
Открытие
[ редактировать ]Существование силикатного перовскита в мантии было впервые предположено в 1962 году. MgSiO 3 и CaSiO 3 был синтезирован экспериментально до 1975 года. К концу 1970-х годов было высказано предположение, что сейсмический разрыв на высоте около 660 км в мантии представляет собой переход от минералов структуры шпинели с составом оливина к силикатному перовскиту с ферропериклазом .
Природный силикатный перовскит был обнаружен в сильно потрясенном метеорите Тенхэм . [2] [3] В 2014 году Комиссия по новым минералам, номенклатуре и классификации (CNMNC) Международной минералогической ассоциации (IMA) утвердила название «бриджманит» для обозначения структуры перовскита. (Mg,Fe)SiO 3 , [1] в честь физика Перси Бриджмена , который был удостоен Нобелевской премии по физике в 1946 году за исследования высокого давления. [4]
В 2021 году со структурой перовскита CaSiO 3 был обнаружен в виде включения в природном алмазе. За этим минералом было принято название давемаоит. [5]
Структура
[ редактировать ]Структура перовскита (впервые выявленная в минерале перовскит ) встречается в веществах с общей формулой ABX 3 , где A — металл, образующий крупные катионы , обычно магний , двухвалентное железо или кальций . B — еще один металл, который образует более мелкие катионы, обычно кремний , хотя могут встречаться небольшие количества трехвалентного железа и алюминия . X обычно представляет собой кислород. Структура может быть кубической, но только в том случае, если относительные размеры ионов соответствуют строгим критериям. Обычно вещества со структурой перовскита проявляют меньшую симметрию из-за искажения кристаллической решетки и силикатных перовскитов, находящихся в ромбической кристаллической системе . [6]
возникновение
[ редактировать ]Диапазон стабильности
[ редактировать ]Бриджманит — это высокобарическая полиморфная модификация энстатита , но в Земле преимущественно образуется вместе с ферропериклазом в результате разложения рингвудита (высокобарической формы оливина ) на глубине примерно 660 км, или давлении около 24 ГПа. [6] [7] Глубина этого перехода зависит от температуры мантии; он залегает немного глубже в более холодных регионах мантии и мельче в более теплых регионах. [8] Переход от рингвудита к бриджманиту и ферропериклазу отмечает дно мантийной переходной зоны и верх нижней мантии. Бриджманит становится нестабильным на глубине примерно 2700 км, изохимически превращаясь в постперовскит . [9]
Перовскит силиката кальция стабилен на несколько меньших глубинах, чем бриджманит, становится стабильным примерно на глубине 500 км и остается стабильным на протяжении всей нижней мантии. [9]
Избыток
[ редактировать ]Бриджманит — самый распространенный минерал мантии. Пропорции бриджманита и кальциевого перовскита зависят от общей литологии и валового состава. В пиролитовых и гарцбургитовых литогиях бриджманит составляет около 80% минерального комплекса, а кальциевый перовскит - менее 10%. В эклогитовой литологии бриджманит и кальциевый перовскит составляют около 30% каждый. [9] Силикат магния-перовскит, вероятно, является самой распространенной минеральной фазой на Земле. [3]
Присутствие в бриллиантах
[ редактировать ]Перовскит силиката кальция был идентифицирован на поверхности Земли как включения в алмазах. [10] Алмазы образуются под высоким давлением глубоко в мантии. Благодаря большой механической прочности алмазов большая часть этого давления сохраняется внутри решетки, что позволяет таким включениям, как силикат кальция, сохраняться в форме высокого давления.
Деформация
[ редактировать ]Экспериментальная деформация поликристаллических MgSiO 3 в условиях самых верхних частей нижней мантии позволяет предположить, что силикатный перовскит деформируется по ползучести дислокационному механизму . Это может помочь объяснить наблюдаемую сейсмическую анизотропию в мантии. [11]
См. также
[ редактировать ]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б «Бриджменит» . Mindat.org .
- ^ Томиока, Наотака; Фуджино, Киёси (22 августа 1997 г.). «Природные (Mg,Fe)SiO 3 -ильменит и -перовскит в метеорите Тенхэм». Наука . 277 (5329): 1084–1086. Бибкод : 1997Sci...277.1084T . дои : 10.1126/science.277.5329.1084 . ПМИД 9262473 .
- ^ Jump up to: а б Чаунер, Оливер; Ма, Чи; Беккет, Джон Р.; Прешер, Клеменс; Прокопенко Виталий Борисович; Россман, Джордж Р. (27 ноября 2014 г.). «Обнаружение бриджманита, самого распространенного минерала на Земле, в сотрясенном метеорите» (PDF) . Наука . 346 (6213): 1100–1102. Бибкод : 2014Sci...346.1100T . дои : 10.1126/science.1259369 . ПМИД 25430766 . S2CID 20999417 .
- ^ Вендел, Джоанна (10 июня 2014 г.). «Минерал имени Нобелевского физика». Эос, Труды Американского геофизического союза . 95 (23): 195. Бибкод : 2014EOSTr..95R.195W . дои : 10.1002/2014EO230005 .
- ^ Чаунер, О.; Хуанг, С.; Ян, С.; Хумаюн, М.; Лю, В.; Гилберт Кордер, SN; Бектель, штат Ха; Тишлер, Дж.; Россман, GR (2021). «Открытие давемаоита, CaSiO3-перовскита, как минерала нижней мантии» . Наука . 374 (6569): 891–894. Бибкод : 2021Sci...374..891T . дои : 10.1126/science.abl8568 . ПМИД 34762475 . S2CID 244039905 .
- ^ Jump up to: а б Хемли, Р.Дж.; Коэн Р.Э. (1992). «Силикат Перовскит». Ежегодный обзор наук о Земле и планетах . 20 : 553–600. Бибкод : 1992AREPS..20..553H . дои : 10.1146/annurev.ea.20.050192.003005 .
- ^ Эйджи, Карл Б. (1998). «Фазовые превращения и сейсмическое строение в верхней мантии и переходной зоне». В Хемли, Рассел Дж. (ред.). Минералогия сверхвысокого давления . стр. 165–204. дои : 10.1515/9781501509179-007 . ISBN 978-1-5015-0917-9 .
- ^ Фланаган, Меган П.; Ширер, Питер М. (10 февраля 1998 г.). «Глобальное картирование топографии разрывов скорости переходной зоны путем суммирования предшественников». Журнал геофизических исследований: Solid Earth . 103 (Б2): 2673–2692. Бибкод : 1998JGR...103.2673F . дои : 10.1029/97JB03212 .
- ^ Jump up to: а б с Стиксруд, Ларс; Литгоу-Бертеллони, Каролина (30 мая 2012 г.). «Геофизика химической неоднородности в мантии». Ежегодный обзор наук о Земле и планетах . 40 (1): 569–595. Бибкод : 2012AREPS..40..569S . doi : 10.1146/annurev.earth.36.031207.124244 .
- ^ Нестола, Ф.; Королев Н.; Копылова М.; Ротироти, Н.; Пирсон, Д.Г.; Памато, Миннесота; Альваро, М.; Перуццо, Л.; Герни, Джей-Джей; Мур, А.Е.; Дэвидсон, Дж. (март 2018 г.). «Перовскит CaSiO 3 в алмазе указывает на переработку океанической коры в нижнюю мантию» (PDF) . Природа . 555 (7695): 237–241. Бибкод : 2018Natur.555..237N . дои : 10.1038/nature25972 . ПМИД 29516998 . S2CID 3763653 .
- ^ Кордье, Патрик; Унгар, Тамаш; Жолдос, Лехель; Тиши, Геза (апрель 2004 г.). «Дислокационная ползучесть в перовските MgSiO3 в условиях самой верхней нижней мантии Земли». Природа . 428 (6985): 837–840. Бибкод : 2004Natur.428..837C . дои : 10.1038/nature02472 . ПМИД 15103372 . S2CID 4300946 .
Внешние ссылки
[ редактировать ]
- Брайнер, Жанна (16 июня 2014 г.). «Самый богатый, но скрытый минерал на Земле наконец-то обнаружен и назван» . Живая наука .
- Перкинс, Сид (27 ноября 2014 г.). «Уважение давно назрело: самый распространенный минерал на Земле наконец-то получил официальное название» . Наука .
- Чаунер, Оливер; Ма, Чи; Беккет, Джон Р.; Прешер, Клеменс; Прокопенко Виталий Борисович; Россман, Джордж Р. (28 ноября 2014 г.). «Обнаружение бриджманита, самого распространенного минерала на Земле, в сотрясенном метеорите» (PDF) . Наука . 346 (6213): 1100–1102. Бибкод : 2014Sci...346.1100T . дои : 10.1126/science.1259369 . ПМИД 25430766 . S2CID 20999417 .
- Шарп, Томас (28 ноября 2014 г.). «Бриджманит — назван наконец». Наука . 346 (6213): 1057–1058. Бибкод : 2014Sci...346.1057S . дои : 10.1126/science.1261887 . ПМИД 25430755 . S2CID 206563252 .
