Objev vnitřního zemského minerálu, Davemaoite (CaSiO3-perovskit) na zemském povrchu

The mineral Davemaoite (CaSiO3-perovskite, the third most abundant mineral in lower mantle layer of Země interior) has been discovered on the surface of the Země for the first time. It was found trapped inside a diamond. Perovskite is found naturally ONLY in lower mantle layer of the interior of the Země under extremely high temperature and pressure conditions. This first-ever discovery of interior Země mineral in nature is important to geology for better understanding of dynamics of deep Země.  

Perovskit je minerál skládající se z oxidu vápenatého a titaničitého (CaTiO₃). Jakýkoli jiný minerál s podobnou krystalovou strukturou se nazývá perovskit. Díky tomu je perovskit třídou sloučenin, které mají stejný typ krystalové struktury jako CaTiO₃ (perovskitová struktura).    

Kalcium-silikátový perovskit (CaSiO₃-perovskit nebo CaPv) je důležitý minerál, protože je třetím nejrozšířenějším minerálem¹ (7 % obj.) ve spodní plášťové vrstvě Země interior and plays a significant role in the heat dynamics of Země interior. To put things in perspective, of the three layers of Země, the mantle layer, between dense super-heated core and thin outer crust layer, makes up 84% of Země total volume while the lower mantle layer alone comprises 55 percent of the Země and extends from 670 and 2900 km in depth. The below table gives a snapshot view of place of perovskite in Země interiér.  

Tabulka: Místo vrstvy bohaté na perovskit v nitru Země  

Perovskites along with other minerals in the mantle layer play a key role in the dynamics of deep Země involving heat transfer from core towards surface, called mantle convection. Despite its abundance and importance, perovskite has never been retrieved from the lower mantle layer, because it loses its structure on being removed from its high-pressure conditions.  

Researchers have now reported objev of calcium silicate perovskite as a diamond inclusion in a natural sample. The diamond was found in Orapa mine, Botswana decades ago and was purchased by a mineralogist of USA in 1987. The team of researchers had been studying the diamond for few years for any entrapped deep-Země minerální.  

Výzkumný tým vedený Oliverem Tschaunerem použil synchrotronovou rentgenovou difrakci ke studiu vnitřní struktury nekonečně malých tmavých skvrn v diamantu považovaném za perovskit ze spodní vrstvy pláště a byl schopen najít definitivní důkazy strukturně zachovaného kubického CaSiO3-perovskitu. tam².  

Further structural and chemical studies indicated that the mineral had large amounts of trapped potassium implying that this perovskite could host three of the major heat-producing elements (uranium and thorium were previously known) which influence heat generation in Země interior. They named the mineral “davemaoite” (after geophysicist Ho-kwang “Dave” Mao) which was approved as a new natural mineral. The researchers think that the mineral may have originated from lower mantle layer between 650 and 900 km deep below the Earth’s surface ^3,4. 

Překvapivě CaSiO₃ perovskite was reported to be discovered in a deep-Earth diamond from South Africa in 2018 however the research team had not claimed official discoveryhttps://www.scientificeuropean.co.uk/sciences/biology/discovery-of-nitrogen-fixing-cell-organelle-nitroplast-in-a-eukaryotic-algae/ of a new mineral ⁵. 

Tento objev, ve spojení s dalšími objevy dalších minerálů v budoucnosti, by měl obohatit pochopení vývoje zemského pláště.  

***

Reference:  

1. Zhang Z., et al 2021. Tepelná vodivost CaSiO₃ perovskitu v podmínkách nižšího pláště. Physical Review B. Volume 104, Issue 18 – 1. Publikováno 4. listopadu 2021. DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRevB.104.184101 

2. Fei, Y. 2021. Perovskit získaný ze spodního pláště, Science. Publikováno 11. listopadu 2021. Vol 374, Issue 6569 s. 820-821. Věda (2021). DOI: https://doi.org/10.1126/science.abm4742 

3. Tschauner, O. et al. Objev davemaoitu, CaSiO3-perovskitu, jako minerálu ze spodního pláště. Věda. 11. listopadu 2021. svazek 374, vydání 6569, str. 891-894. DOI: https://doi.org/10.1126/science.abl8568 

4. University of Nevada 2021. Novinky – Výzkum ve zkratce: Vůbec první vnitřní zemský minerál objevený v přírodě. [Publikováno 15. listopadu 2021. Dostupné online na https://www.unlv.edu/news/release/research-brief-first-ever-interior-earth-mineral-discovered-nature  

5. Nestola, F., Korolev, N., Kopylová, M. et al. Perovskit CaSiO3 v diamantu ukazuje na recyklaci oceánské kůry do spodního pláště. Příroda 555, 237–241 (2018). https://doi.org/10.1038/nature25972  

***