карта сайта
Контакты Главная рассылка новостей контакты Библиотека Рассылка новостей

  
Главная Новостная лента Новости гидрогеологии Давление в нижней мантии придало силикату кальция структуру перовскита
  



Информация

Подписка на гидрогеологические новости


Давление в нижней мантии придало силикату кальция структуру перовскита

Американские геологи обнаружили внутри алмаза новый минерал давемаоит — силикат кальция со структурой перовскита. В статье, опубликованной в журнале Science, авторы отмечают, что этот минерал может составлять приблизительно пять процентов нижней мантии Земли.
В настоящее время точный состав нижней мантии Земли, глубина залегания которой примерно от 660 до 2600 километров, до конца не известен. Большинство исследователей предполагают, что глубинная мантия в основном состоит из силиката магния. Он составляет около 70 процентов ее объема, еще 20 процентов приходится на магнезиовюстит (Mg,Fe)O, а оставшиеся 10 процентов — это плотные тетрагональные формы диоксида кремния и оксидные фазы, содержащие кальций, натрий, калий, алюминий и железо.


Для уточнения состава нижней мантии ученые изучают минералы, которые там образовались. Обычно такие минералы заключены в сверхглубоких алмазах, которые сохраняют минерал при подьеме на поверхность. Большинство алмазов образуются на расстоянии от 120 до 250 километров от поверхности земли, но сверхглубокие алмазы появляются в нижней мантии на глубине от 200 до примерно 1000 километров. Ученые уже находили в них минералы глубоких слоев, однако простых способов определить точную глубину образования каждого такого алмаза нет. Как нет и способа узнать, где будет обнаружен следующий образец. Поэтому процесс их поиска достаточно сложный и долгий.
Оливер Чаунер (Oliver Tschauner), профессор из Университета Невады в Лас-Вегасе, вместе со своими коллегами решил изучить алмаз, который хранился в Музее естественной истории Лос-Анджелеса. Этот алмаз шириной около 4 миллиметров и весом 82 миллиграмм, найденный в шахте Орапа на юге Африки, в конце XX века приобрел американский ученый, который передал его в коллекцию минералов Калифорнийского технологического института. Позже алмаз оказался в Музее Лос-Анджелеса.
При помощи рентгеновского анализа ученые определили, что внутри есть включения другого минерала. После этого геологи с помощью лазерного луча извлекли кристаллы и проанализировали химический состав включений при помощи масс-спектрометрии. Оказалось, что они извлекли силикат кальция CaSiO3 со структурой перовскита, который ранее не встречался в природе, но, как предполагалось, может образовываться в нижней мантии. Найденный минерал ученые назвали давемаоитом, в честь Дэйва Мао (Dave Mao) из Научного института Карнеги за его выдающийся вклад в глубоководную геофизику.
В природе такую модификацию силиката кальция найти практически невозможно, потому что ​​он стабилен при давлении, которое в 198 тысяч раз превышает давление на поверхности Земли. Перовскит просто разрушился бы при поднятии на поверхность. Однако давемаоит был заключен в твердый алмаз, который смог сохранить его в изначальном состоянии. На поверхности силикат кальция обычно встречается в виде волластонита Ca3(Si3O9) — белого минерала, который отличается от давемаоита химической формулой и структурой. Перовскит кристаллизуется в ромбической сингонии, а волластонит — в триклинной.
Ученые считают, что давемаоит составляет около пяти процентов нижней мантии Земли и может содержать радиоактивные элементы, такие как уран, торий и изотоп калия-40, период полураспада которых превышает геологическую историю планеты. При распаде они выделяют тепло, поэтому распределение давемаоита влияет на тепловой баланс глубокой мантии, где минерал термодинамически стабилен. Геологи отмечают, что такие природные образцы минералов высокого давления очень важны для геологии и геофизики, поскольку они помогают понять сложный процесс формирования и преобразования глубоких слоев Земли. Это например может помочь при расчете рисков землетрясений или цунами, так как нижняя мантия вносит вклад в движение литосферных плит.
Источник - N + 1 Интернет-издание




Поиск главная контакты карта сайта