Oppdagelse av indre jordmineral, Davemaoite (CaSiO3-perovskite) på jordens overflate

Mineralet Davemaoite (CaSiO3-perovskitt, det tredje mest tallrike mineralet i nedre mantellag av jordens interiør) har blitt oppdaget på overflaten av Earth for første gang. Den ble funnet fanget inne i en diamant. Perovskitt finnes naturlig BARE i det nedre mantellaget på det indre av Earth under ekstremt høye temperatur- og trykkforhold. Denne første oppdagelsen av interiør jord mineral i naturen er viktig for geologien for bedre forståelse av dynamikken i dyp Earth.  

Perovskitt er et mineral som består av kalsiumtitanoksid (CaTiO₃). Ethvert annet mineral med lignende krystallstruktur kalles perovskitt. Dette gjør perovskitt til en klasse forbindelser som har samme type krystallstruktur som CaTiO₃ (perovskittstruktur).    

Kalsium-silikat perovskitt (CaSiO₃-perovskitt eller CaPv) er et viktig mineral fordi det er det tredje mest tallrike mineralet¹ (7 volum%) i det nedre mantellaget av jordens interiør og spiller en betydelig rolle i varmedynamikken til jordens interiør. For å sette ting i perspektiv, av de tre lagene av Earth, mantellaget, mellom tett overopphetet kjerne og tynt ytre skorpelag, utgjør 84 % av jordens totalt volum mens det nedre mantellaget alene utgjør 55 prosent av Earth og strekker seg fra 670 og 2900 km i dybden. Tabellen nedenfor gir et øyeblikksbilde av stedet for perovskitt i jordens innsiden.  

Tabell: Sted for perovskittrike lag i jordens indre  

Perovskitter sammen med andre mineraler i mantellaget spiller en nøkkelrolle i dynamikken til dyp jord involverer varmeoverføring fra kjerne til overflate, kalt mantelkonveksjon. Til tross for dens overflod og viktighet, har perovskitt aldri blitt hentet fra det nedre mantellaget, fordi det mister sin struktur ved å bli fjernet fra sine høytrykksforhold.  

Forskere har nå rapportert Funnet kalsiumsilikatperovskitt som en diamantinkludering i en naturlig prøve. Diamanten ble funnet i Orapa-gruven i Botswana for flere tiår siden og ble kjøpt av en mineralog fra USA i 1987. Forskerteamet hadde studert diamanten i noen år for å finne dypt innestengte diamanter.Earth mineral.  

Forskerteamet ledet av Oliver Tschauner brukte synkrotronrøntgendiffraksjon for å studere den indre strukturen til de uendelig små mørke flekkene i en diamant antatt å være perovskitt fra det nedre mantellaget og var i stand til å finne definitive bevis på strukturelt bevart kubisk CaSiO3-perovskitt der².  

Ytterligere strukturelle og kjemiske studier indikerte at mineralet hadde store mengder fanget kalium, noe som antydet at denne perovskitten kunne være vert for tre av de viktigste varmeproduserende elementene (uran og thorium var tidligere kjent) som påvirker varmeutviklingen i jordens interiør. De kalte mineralet "davemaoite" (etter geofysiker Ho-kwang "Dave" Mao) som ble godkjent som et nytt naturlig mineral. Forskerne tror at mineralet kan ha sin opprinnelse fra nedre mantellag mellom 650 og 900 km dypt under jordens overflate ^3,4. 

Overraskende nok, CaSiO₃ perovskitt ble rapportert å bli oppdaget i en dyp-jord diamant fra Sør-Afrika i 2018, men forskerteamet hadde ikke hevdet offisielt oppdagelsehttps://www.scientificeuropean.co.uk/sciences/biology/discovery-of-nitrogen-fixing-cell-organelle-nitroplast-in-a-eukaryotic-algae/ av et nytt mineral ⁵. 

Denne oppdagelsen, i forbindelse med ytterligere funn av flere mineraler i fremtiden, skulle berike forståelsen av utviklingen av jordkappen.  

***

Referanser:  

1. Zhang Z., et al 2021. Termisk ledningsevne av CaSiO₃ perovskitt ved lavere mantelforhold. Physical Review B. Volume 104, Issue 18 – 1. Publisert 4. november 2021. DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRevB.104.184101 

2. Fei, Y. 2021. Perovskitt hentet fra den nedre mantelen, Science. Publisert 11. nov 2021. Vol. 374, utgave 6569 s. 820-821. Vitenskap (2021). GJØR JEG: https://doi.org/10.1126/science.abm4742 

3. Tschauner, O. et al. Oppdagelse av davemaoitt, CaSiO3-perovskitt, som et mineral fra den nedre mantelen. Vitenskap. 11. november 2021. Vol 374, utgave 6569 s. 891-894. GJØR JEG: https://doi.org/10.1126/science.abl8568 

4. University of Nevada 2021. Nyheter – Forskning i korte trekk: Første gangs indre jordmineral oppdaget i naturen. [Lagt ut 15. november 2021. Tilgjengelig på nett på https://www.unlv.edu/news/release/research-brief-first-ever-interior-earth-mineral-discovered-nature  

5. Nestola, F., Korolev, N., Kopylova, M. et al. CaSiO3 perovskitt i diamant indikerer resirkulering av havskorpen inn i den nedre mantelen. Nature 555, 237–241 (2018). https://doi.org/10.1038/nature25972  

***