اكتشاف معادن الأرض الداخلية ، Davemaoite (CaSiO3-perovskite) على سطح الأرض

معدن الدافيماويت (CaSiO3-perovskite، ثالث أكثر المعادن وفرة في طبقة الوشاح السفلي من الأرض) في الأرض الداخلية) تم اكتشافها على سطح أرض لأول مرة. تم العثور عليها محاصرة داخل الماس. تم العثور على البيروفسكايت بشكل طبيعي فقط في طبقة الوشاح السفلية من الجزء الداخلي للأرض أرض تحت ظروف درجة الحرارة والضغط العالية للغاية. هذا الاكتشاف الأول على الإطلاق للداخلية أرض يعد المعدن الموجود في الطبيعة أمرًا مهمًا للجيولوجيا من أجل فهم أفضل لديناميكيات الأعماق أرض.  

البيروفسكايت معدن يتكون من أكسيد تيتانيوم الكالسيوم (CaTiO₃). أي معدن آخر له بنية بلورية مماثلة يسمى بيروفسكايت. هذا يجعل البيروفسكايت فئة من المركبات التي لها نفس نوع التركيب البلوري مثل CaTiO₃ (هيكل بيروفسكايت).    

بيروفسكايت سيليكات الكالسيوم (CaSiO₃-perovskite أو CaPv) هو معدن مهم لأنه ثالث أكثر المعادن وفرة¹ (7٪ من حيث الحجم) في طبقة الوشاح السفلي من في الأرض الداخلية ويلعب دورا هاما في ديناميات الحرارة في الأرض الداخلية. لوضع الأمور في نصابها الصحيح، من الطبقات الثلاث أرضتشكل طبقة الوشاح، الواقعة بين النواة الكثيفة شديدة الحرارة وطبقة القشرة الخارجية الرقيقة، 84% من في الأرض الحجم الإجمالي بينما تشكل طبقة الوشاح السفلية وحدها 55 بالمائة من الحجم أرض ويمتد عمقها من 670 إلى 2900 كم. الجدول أدناه يعطي لمحة سريعة عن مكان البيروفسكايت في في الأرض الداخلية.  

الجدول: مكان الطبقة الغنية بالبيروفسكايت في باطن الأرض  

تلعب البيروفسكايت إلى جانب المعادن الأخرى الموجودة في طبقة الوشاح دورًا رئيسيًا في ديناميكيات الأعماق أرض تنطوي على انتقال الحرارة من القلب إلى السطح، وهو ما يسمى الحمل الحراري للوشاح. على الرغم من وفرته وأهميته، لم يتم استرجاع البيروفسكايت أبدًا من طبقة الوشاح السفلية، لأنه يفقد بنيته عند إزالته من ظروف الضغط العالي.  

وقد أفاد الباحثون الآن اكتشاف سيليكات الكالسيوم البيروفسكايت كإدراج الماس في عينة طبيعية. تم العثور على الماس في منجم أورابا، بوتسوانا منذ عقود مضت، وتم شراؤه من قبل عالم معادن من الولايات المتحدة الأمريكية في عام 1987. وكان فريق الباحثين يدرسون الماس لعدة سنوات بحثًا عن أي ألماس محصور في أعماق الأرض.أرض المعدنية.  

استخدم فريق البحث بقيادة أوليفر تشونر حيود الأشعة السينية السنكروترونية لدراسة التركيب الداخلي للبقع الداكنة الصغيرة جدًا في الماس الذي يُعتقد أنه بيروفسكايت من طبقة الوشاح السفلي وتمكنوا من العثور على دليل قاطع على وجود CaSiO3-perovskite المكعب المحفوظ هيكليًا. هناك².  

أشارت المزيد من الدراسات الهيكلية والكيميائية إلى أن المعدن يحتوي على كميات كبيرة من البوتاسيوم المحبوس، مما يعني أن هذا البيروفسكايت يمكن أن يستضيف ثلاثة من العناصر الرئيسية المنتجة للحرارة (كان اليورانيوم والثوريوم معروفين سابقًا) والتي تؤثر على توليد الحرارة في في الأرض الداخلية. أطلقوا على المعدن اسم "دافيماويت" (على اسم الجيوفيزيائي هو كوانغ "ديف" ماو) والذي تمت الموافقة عليه كمعدن طبيعي جديد. ويعتقد الباحثون أن المعدن ربما نشأ من طبقة الوشاح السفلية على عمق يتراوح بين 650 و900 كيلومتر تحت سطح الأرض. ^3,4. 

من المستغرب ، CaSiO₃ تم الإبلاغ عن اكتشاف البيروفسكايت في ماس عميق الأرض من جنوب إفريقيا في عام 2018، لكن فريق البحث لم يعلن رسميًا اكتشاف http://scientificeuropean.co.uk/sciences/biology/discovery-of-nitrogen-fixing-cell-organelle-nitroplast-in-a-eukaryotic-algae/ من معدن جديد ⁵. 

هذا الاكتشاف ، بالاقتران مع الاكتشافات الإضافية لمزيد من المعادن في المستقبل ، يجب أن يثري فهم تطور وشاح الأرض.  

***

المراجع:  

1. تشانغ ز. ، وآخرون 2021. التوصيل الحراري لـ CaSiO₃ بيروفسكايت في ظروف الوشاح السفلي. المراجعة المادية ب. المجلد 104 ، الإصدار 18 - 1. تم النشر في 4 نوفمبر 2021. DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRevB.104.184101 

2. فاي ، واي. 2021. تم استرداد البيروفسكايت من الوشاح السفلي ، علم. تم النشر في 11 نوفمبر 2021. المجلد 374 ، العدد 6569 ، الصفحات 820-821. علم (2021). DOI: https://doi.org/10.1126/science.abm4742 

3. Tschauner ، O. وآخرون. اكتشاف davemaoite ، CaSiO3-perovskite ، كمعدن من الوشاح السفلي. علم. 11 نوفمبر 2021. المجلد 374 ، العدد 6569 ص 891-894. DOI: https://doi.org/10.1126/science.abl8568 

4. جامعة نيفادا 2021. الأخبار - البحث في سطور: اكتشاف أول معادن أرضية داخلية على الإطلاق في الطبيعة. [تم النشر في 15 تشرين الثاني (نوفمبر) 2021. متاح على الإنترنت في https://www.unlv.edu/news/release/research-brief-first-ever-interior-earth-mineral-discovered-nature  

5. Nestola ، F. ، Korolev ، N. ، Kopylova ، M. وآخرون. يشير CaSiO3 perovskite في الماس إلى إعادة تدوير القشرة المحيطية في الوشاح السفلي. Nature 555 ، 237-241 (2018). https://doi.org/10.1038/nature25972  

***