Силикатный перовскит - Silicate perovskite

Силикатный перовскит является либо (Mg, Fe) SiO3 (магнезиальный наконечник называется бриджманит[1]) или CaSiO3 (силикат кальция ) при размещении в структура перовскита. Силикатные перовскиты нестабильны на поверхности Земли и в основном существуют в нижняя часть из Мантия земли на глубине от 670 до 2700 км (от 420 до 1680 миль). Считается, что они образуют основные минеральные фазы вместе с ферропериклаз.

Открытие

Существование силикатного перовскита в мантии было впервые предположено в 1962 году, и оба MgSiO3 и CaSiO3 был синтезирован экспериментально до 1975 года. К концу 1970-х годов было предложено, что сейсмический скачок в мантии на высоте около 660 км представляет собой изменение от шпинель структурные минералы с оливин состав силикатного перовскита с ферропериклаз.

Природный силикатный перовскит был обнаружен в сильно шоковой Метеорит Тенхэм.[2][3] В 2014 году Комиссия по новым минералам, номенклатуре и классификации (CNMNC) Международная минералогическая ассоциация (IMA) утвердила название бриджманит для SiO со структурой перовскита (Mg, Fe).3,[1] в честь физик Перси Бриджмен, который был награжден Нобелевская премия по физике в 1946 году за исследования высокого давления.[4]

Структура

Основная статья: Перовскит (структура)

Структура перовскита (впервые обнаружена в минерале перовскит ) встречается в веществах с общей формулой ABX3, где A - металл, образующий большие катионы обычно магний, двухвалентное железо, или кальций. B - другой металл, который образует более мелкие катионы, обычно кремний, хотя незначительное количество трехвалентное железо и алюминий может случиться. X обычно кислород. Структура может быть кубической, но только если относительные размеры ионов соответствуют строгим критериям. Обычно вещества со структурой перовскита обладают более низкой симметрией из-за искажения кристаллической решетки, а силикатные перовскиты находятся в орторомбическая кристаллическая система.[5]

Вхождение

Диапазон устойчивости

Бриджманит - это полиморф высокого давления энстатит, но в Земля преимущественно образует вместе с ферропериклаз, из разложения рингвудит (форма высокого давления оливин ) на глубине примерно 660 км или давлении ~ 24 ГПа.[5][6] Глубина этого перехода зависит от температуры мантии; он встречается немного глубже в более холодных областях мантии и мельче в более теплых областях.[7] Переход от рингвудита к бриджманиту и ферропериклазу отмечает основание мантия переходная зона и верх нижней мантии. Бриджманит становится нестабильным на глубине около 2700 км, изохимически превращаясь в постперовскит.[8]

Перовскит силиката кальция стабилен на несколько меньших глубинах, чем бриджманит, становится стабильным примерно на 500 км и остается стабильным во всей нижней мантии.[8]

Изобилие

Бриджманит - самый распространенный минерал в мантии. Соотношение бриджманита и перовскита кальция зависит от общей литологии и валового состава. В пиролитический и гарцбургитский литогии, бриджманит составляет около 80% минеральной ассоциации, а перовскит кальция <10%. В эклогитический В литологии бриджманит и перовскит кальция составляют ~ 30% каждый.[8]

Присутствие в бриллиантах

Перовскит силиката кальция был идентифицирован на поверхности Земли как включения в алмазах.[9] Алмазы образуются под высоким давлением глубоко в мантии. Благодаря высокой механической прочности алмазов, большая часть этого давления сохраняется внутри решетки, что позволяет таким включениям, как силикат кальция, сохраняться в форме высокого давления.

Деформация

Экспериментальная деформация поликристаллического MgSiO3 в условиях самой верхней части нижней мантии свидетельствует о деформации силикатного перовскита путем ползучесть дислокаций механизм. Это может помочь объяснить наблюдаемое сейсмическая анизотропия в мантии.[10]

Смотрите также

использованная литература

  1. ^ а б «Бриджманит». Mindat.org.
  2. ^ Томиока, Наотака; Фуджино, Киёси (22 августа 1997 г.). «Природный (Mg, Fe) SiO3-Ильменит и -перовскит в метеорите Тенхэм ». Наука. 277 (5329): 1084–1086. Bibcode:1997Sci ... 277.1084T. Дои:10.1126 / science.277.5329.1084. PMID  9262473.
  3. ^ Чаунер, Оливер; Ма, Чи; Беккет, Джон Р .; Прешер, Клеменс; Пракапенко, Виталий Б .; Россман, Джордж Р. (27 ноября 2014 г.). «Открытие бриджманита, самого распространенного минерала на Земле, в метеорите, вызванном сотрясением» (PDF). Наука. 346 (6213): 1100–1102. Bibcode:2014Наука ... 346.1100Т. Дои:10.1126 / science.1259369. PMID  25430766. S2CID  20999417.
  4. ^ Вендел, Джоанна (10 июня 2014 г.). «Минерал назван в честь Нобелевского физика». Eos, Transactions American Geophysical Union. 95 (23): 195. Bibcode:2014EOSTr..95R.195W. Дои:10.1002 / 2014EO230005.
  5. ^ а б Hemley, R.J .; Коэн Р.Э. (1992). «Силикатный перовскит». Ежегодный обзор наук о Земле и планетах. 20: 553–600. Bibcode:1992AREPS..20..553H. Дои:10.1146 / annurev.ea.20.050192.003005.
  6. ^ Эйджи, Карл Б. (1998). «Фазовые превращения и сейсмическое строение в верхней мантии и переходной зоне». В Хемли, Рассел Дж. (Ред.). Минералогия сверхвысокого давления. С. 165–204. Дои:10.1515/9781501509179-007. ISBN  978-1-5015-0917-9.
  7. ^ Фланаган, Меган П .; Ширер, Питер М. (10 февраля 1998 г.). «Глобальное картирование топографии на скачках скорости переходной зоны путем суммирования предвестников». Журнал геофизических исследований: твердая Земля. 103 (B2): 2673–2692. Bibcode:1998JGR ... 103.2673F. Дои:10.1029 / 97JB03212.
  8. ^ а б c Стиксруд, Ларс; Литгоу-Бертеллони, Каролина (30 мая 2012 г.). «Геофизика химической неоднородности мантии». Ежегодный обзор наук о Земле и планетах. 40 (1): 569–595. Bibcode:2012AREPS..40..569S. Дои:10.1146 / annurev.earth.36.031207.124244.
  9. ^ Nestola, F .; Королев, Н .; Копылова, М .; Rotiroti, N .; Пирсон, Д.Г .; Pamato, M. G .; Альваро, М .; Peruzzo, L .; Gurney, J. J .; Мур, А. Э .; Дэвидсон, Дж. (Март 2018 г.). "CaSiO3 перовскит в алмазе указывает на переработку океанической коры в нижнюю мантию » (PDF). Природа. 555 (7695): 237–241. Bibcode:2018Натура.555..237N. Дои:10.1038 / природа25972. PMID  29516998. S2CID  3763653.
  10. ^ Кордье, Патрик; Унгар, Тамаш; Жолдос, Лехель; Тичи, Геза (апрель 2004 г.). «Дислокационная ползучесть в перовските MgSiO3 в условиях самой верхней нижней мантии Земли». Природа. 428 (6985): 837–840. Bibcode:2004 Натур. 428..837C. Дои:10.1038 / природа02472. PMID  15103372. S2CID  4300946.

внешние ссылки