Das Mineral Davemaoit (CaSiO3-Perowskit, das dritthäufigste Mineral im unteren Erdmantel) wurde erstmals auf der Erdoberfläche entdeckt. Es wurde in einem Diamanten gefangen gefunden. Perowskit kommt natürlicherweise NUR in der unteren Mantelschicht des Erdinneren unter extrem hohen Temperatur- und Druckbedingungen vor. Diese allererste Entdeckung eines Minerals im Inneren der Erde in der Natur ist für die Geologie wichtig, um die Dynamik der tiefen Erde besser zu verstehen.
Perowskit ist ein Mineral bestehend aus Calciumtitanoxid (CaTiO3). Jedes andere Mineral mit ähnlicher Kristallstruktur wird Perowskit genannt. Dies macht Perowskit zu einer Klasse von Verbindungen, die die gleiche Kristallstruktur wie CaTiO . aufweisen3 (Perowskit-Struktur).
Calciumsilikat-Perowskit (CaSiO3-Perowskit oder CaPv) ist ein wichtiges Mineral, da es das dritthäufigste Mineral ist1 (7 Vol.-%) in der unteren Mantelschicht aus Die Erde 's Inneres und spielt eine bedeutende Rolle in der Wärmedynamik von Die Erde 's Innenraum. Um die Dinge ins rechte Licht zu rücken, von den drei Erdschichten macht die Mantelschicht zwischen dem dichten, überhitzten Kern und der dünnen äußeren Krustenschicht 84 % des Gesamtvolumens der Erde aus, während die untere Mantelschicht allein 55 % des Erdvolumens ausmacht Die Erde und erstreckt sich von 670 bis 2900 km Tiefe. Die folgende Tabelle gibt eine Momentaufnahme des Ortes von Perowskit im Erdinneren wieder.
Tabelle: Ort der perowskitreichen Schicht im Erdinneren
Perowskite spielen zusammen mit anderen Mineralien in der Mantelschicht eine Schlüsselrolle in der Dynamik der tiefen Erde, bei der die Wärmeübertragung vom Kern zur Oberfläche, die sogenannte Mantelkonvektion, stattfindet. Trotz seiner Fülle und Bedeutung wurde Perowskit nie aus der unteren Mantelschicht gewonnen, da es seine Struktur verliert, wenn es aus seinen Hochdruckbedingungen entfernt wird.
Forscher haben nun über die Entdeckung von Calciumsilikat-Perowskit als Diamanteinschluss in einer natürlichen Probe berichtet. Der Diamant wurde vor Jahrzehnten in der Mine Orapa in Botswana gefunden und 1987 von einem Mineralogen aus den USA gekauft. Das Forscherteam untersuchte den Diamanten seit einigen Jahren auf eingeschlossene tief erdliche Mineralien.
Das Forschungsteam um Oliver Tschauner untersuchte mithilfe von Synchrotron-Röntgenbeugung die innere Struktur der verschwindend kleinen dunklen Flecken in einem Diamanten, von dem angenommen wird, dass es sich um Perowskit aus der unteren Mantelschicht handelt, und konnte definitive Hinweise auf strukturell erhaltene kubische CaSiO3-Perowskite finden dort2.
Weitere strukturelle und chemische Studien zeigten, dass das Mineral große Mengen an eingeschlossenem Kalium enthielt, was darauf hindeutet, dass dieser Perowskit drei der wichtigsten wärmeerzeugenden Elemente (Uran und Thorium waren zuvor bekannt) beherbergen könnte, die die Wärmeerzeugung im Erdinneren beeinflussen. Sie nannten das Mineral „Davemaoit“ (nach dem Geophysiker Ho-kwang „Dave“ Mao), das als neues natürliches Mineral zugelassen wurde. Die Forscher vermuten, dass das Mineral aus einer unteren Mantelschicht zwischen 650 und 900 km tief unter der Erdoberfläche stammt 3,4.
Überraschenderweise ist CaSiO3 Perowskit wurde 2018 in einem Tieferddiamanten aus Südafrika entdeckt, das Forschungsteam hatte jedoch keine offizielle Entdeckung eines neuen Minerals behauptet 5.
Diese Entdeckung, in Verbindung mit weiteren Entdeckungen weiterer Mineralien in der Zukunft, sollte das Verständnis der Entwicklung des Erdmantels bereichern.
***
References:
- Zhang Z., et al 2021. Wärmeleitfähigkeit von CaSiO3 Perowskit bei niedrigeren Mantelbedingungen. Physical Review B. Band 104, Ausgabe 18 – 1. Veröffentlicht am 4. November 2021. DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRevB.104.184101
- Fei, Y. 2021. Perowskit aus dem unteren Mantel, Science, gewonnen. Veröffentlicht am 11. November 2021. Band 374, Ausgabe 6569, S. 820-821. Wissenschaft (2021). DOI: https://doi.org/10.1126/science.abm4742
- Tschauner, O. et al. Entdeckung von Davemaoit, CaSiO3-Perowskit, als Mineral aus dem unteren Erdmantel. Wissenschaft. 11. Nov. 2021. Band 374, Ausgabe 6569, S. 891-894. DOI: https://doi.org/10.1126/science.abl8568
- University of Nevada 2021. Nachrichten – Forschung in Kürze: Erstes in der Natur entdecktes inneres Erdmineral. [Veröffentlicht am 15. November 2021. Online verfügbar unter https://www.unlv.edu/news/release/research-brief-first-ever-interior-earth-mineral-discovered-nature
- Nestola, F., Korolev, N., Kopylova, M. et al. CaSiO3-Perowskit in Diamant weist auf das Recycling von ozeanischer Kruste in den unteren Erdmantel hin. Natur 555, 237–241 (2018). https://doi.org/10.1038/nature25972
***
