גילוי של מינרל פנימי של כדור הארץ, Davemaoite (CaSiO3-perovskite) על פני כדור הארץ

המינרל Davemaoite (CaSiO3-perovskite, המינרל השלישי בשכיחותו בשכבת המעטפת התחתונה של כדור הארץ פנים) התגלה על פני השטח של כדור הארץ בפעם הראשונה. הוא נמצא לכוד בתוך יהלום. פרוסקיט נמצא באופן טבעי רק בשכבת המעטפת התחתונה של החלק הפנימי של כדור הארץ בתנאי טמפרטורה ולחץ גבוהים במיוחד. הגילוי הראשון הזה של פנים כדור הארץ המינרל בטבע חשוב לגיאולוגיה להבנה טובה יותר של דינמיקה של עומק כדור הארץ.  

פרוסקיט הוא מינרל המורכב מתחמוצת סידן טיטניום (CaTiO₃). כל מינרל אחר בעל מבנה גבישי דומה נקרא פרוסקיט. זה הופך את הפרובסקיט לסוג של תרכובות שיש להן אותו סוג של מבנה גבישי כמו CaTiO₃ (מבנה perovskite).    

סידן-סיליקט פרוסקיט (CaSiO₃-perovskite או CaPv) הוא מינרל חשוב מכיוון שהוא המינרל השלישי בשכיחותו¹ (7% בנפח) בשכבת המעטפת התחתונה של כדור הארץ פנים וממלא תפקיד משמעותי בדינמיקת החום של כדור הארץ פְּנִים. לשים את הדברים בפרספקטיבה, של שלושת השכבות של כדור הארץ, שכבת המעטפת, בין ליבה צפופה מחוממת במיוחד לשכבת קרום חיצוני דקה, מהווה 84% מ כדור הארץ נפח כולל בעוד שכבת המעטפת התחתונה לבדה מהווה 55 אחוז מה כדור הארץ ומשתרע מ-670 ו-2900 ק"מ לעומק. הטבלה שלהלן נותנת תמונת מצב של מקום הפרובסקיט בו כדור הארץ פנים.  

טבלה: מקום שכבה עשירה בפרוסקיט בחלק הפנימי של כדור הארץ  

פרוסקיטים יחד עם מינרלים אחרים בשכבת המעטפת ממלאים תפקיד מפתח בדינמיקה של עמוק כדור הארץ הכרוך בהעברת חום מהליבה אל פני השטח, הנקראת הסעת מעטפת. למרות ריבוי וחשיבותו, פרובסקיט מעולם לא הוחזר משכבת ​​המעטפת התחתונה, מכיוון שהוא מאבד את המבנה שלו בהסרה מתנאי הלחץ הגבוה שלו.  

חוקרים דיווחו כעת תגלית של סידן סיליקט פרובסקיט כהכללת יהלום בדגימה טבעית. היהלום נמצא במכרה Orapa, בוצואנה לפני עשרות שנים ונרכש על ידי מינרלוג מארצות הברית בשנת 1987. צוות החוקרים חקר את היהלום במשך כמה שנים עבור כל כלוא עמוק-כדור הארץ מִינֵרָלִי.  

צוות המחקר בראשות אוליבר צ'אונר השתמש בדיפרקציה של סינכרוטרון בקרני רנטגן כדי לחקור את המבנה הפנימי של הכתמים הכהים הקטנים לאין שיעור ביהלום שנחשב לפרובסקיט משכבת ​​המעטפת התחתונה והצליח למצוא עדויות סופיות ל-CaSiO3-perovskite מעוקב שהשתמר מבנית. שם².  

מחקרים מבניים וכימיים נוספים הצביעו על כך שלמינרל יש כמויות גדולות של אשלגן כלוא, מה שמרמז שפרוסקיט זה יכול לארח שלושה מהיסודות מייצרי החום העיקריים (אורניום ותוריום היו ידועים בעבר) המשפיעים על יצירת החום ב כדור הארץ פְּנִים. הם קראו למינרל "דאבמאוייט" (על שם הגיאופיזיקאי הו-קוואנג "דייב" מאו) שאושר כמינרל טבעי חדש. החוקרים חושבים שייתכן שהמינרל מקורו בשכבת מעטפת נמוכה יותר בעומק של בין 650 ל-900 ק"מ מתחת לפני כדור הארץ ^3,4. 

באופן מפתיע, CaSiO₃ דווח כי פרוסקיט התגלה ביהלום עמוק מדרום אפריקה ב-2018, אולם צוות המחקר לא טען לרשמי תגליתhttps://www.scientificeuropean.co.uk/sciences/biology/discovery-of-nitrogen-fixing-cell-organelle-nitroplast-in-a-eukaryotic-algae/ של מינרל חדש ⁵. 

גילוי זה, יחד עם גילויים נוספים של מינרלים נוספים בעתיד, אמור להעשיר את ההבנה של התפתחות מעטפת כדור הארץ.  

***

הפניות:  

1. ג'אנג ז', ואח' 2021. מוליכות תרמית של CaSiO₃ פרוסקיט בתנאי מעטפת תחתונים. סקירה פיזית ב' כרך 104, גיליון 18 - 1. פורסם ב-4 בנובמבר 2021. DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRevB.104.184101 

2. פיי, י. 2021. פרוסקיט שאוחזר מהמעטפת התחתונה, מדע. פורסם ב-11 בנובמבר 2021. כרך 374, גיליון 6569 עמ' 820-821. מדע (2021). DOI: https://doi.org/10.1126/science.abm4742 

3. צ'אונר, או. ואח'. גילוי של davemaoite, CaSiO3-perovskite, כמינרל מהמעטפת התחתונה. מַדָע. 11 בנובמבר 2021. כרך 374, גיליון 6569 עמ' 891-894. DOI: https://doi.org/10.1126/science.abl8568 

4. אוניברסיטת נבאדה 2021. חדשות - מחקר בקצרה: מינרל אדמה פנימי ראשון שהתגלה בטבע. [פורסם ב-15 בנובמבר 2021. זמין באינטרנט ב- https://www.unlv.edu/news/release/research-brief-first-ever-interior-earth-mineral-discovered-nature  

5. Nestola, F., Korolev, N., Kopylova, M. ואח'. CaSiO3 perovskite ביהלום מצביע על מיחזור של קרום אוקיינוס ​​לתוך המעטפת התחתונה. טבע 555, 237–241 (2018). https://doi.org/10.1038/nature25972  

***