深部地幔钻石中发现的新矿物:达维马伊特

硅酸钙钙钛矿(卡西欧3.)可以说是地球下层地幔中最具地球化学的重要阶段,因为它集中在上部地幔中不相容的元素。没有人以前没有成功地从下部露地上检索过这种高压化合物。这是因为卡西欧3.-钙钛矿是“不可淬灭的”,这意味着它在从高压环境中移除后无法保留其结构。在一项新的研究中,美国地质学家终于在博茨瓦纳奥拉帕金伯利岩管道的钻石中发现了地球下地幔的第一块硅酸钙钙钛矿。

这颗来自博茨瓦纳的钻石含有微小的达维马伊特内含物。图片来源:亚伦·塞莱斯蒂安,洛杉矶县自然历史博物馆。

这颗来自博茨瓦纳的钻石含有微小的达维马伊特内含物。图片来源:亚伦·塞莱斯蒂安,洛杉矶县自然历史博物馆。

硅酸钙钙钛矿是下地幔中最重要的地球化学矿物之一,主要是因为它浓缩了上地幔中不相容的元素,包括对地幔热有重要贡献的稀土元素和放射性同位素来自拉斯维加斯内华达大学地球科学系的Oliver Tschauner博士和他的同事们说。

“尽管理论研究已有数十年,但迄今为止,还没有人成功地从地球下地幔中提取出高压相硅酸盐,这主要是因为它们在从高压高温环境中移除后无法保留其矿物结构。”

“自然界唯一确认的其他高压相硅酸盐矿物,bridgmanite是在一块高度震动的陨石中发现的。”

在这项新的研究中,研究人员发现并描述了一种包含高压卡西欧的物质3.使用同步X射线衍射的深层钻石内的ovskite。

这颗独一无二的钻石是在20世纪80年代从博茨瓦纳的奥拉帕(Orapa)矿场出土的。奥拉帕矿场是世界上面积最大的钻石矿场。

1987年,一位宝石交易商将这颗钻石卖给了加州理工学院的一位矿物学家。

Tschauner博士说:“对于珠宝商和买家来说,钻石的大小、颜色和清晰度都很重要,而且内含物——那些让珠宝商恼火的黑色斑点——对我们来说,它们是一份礼物。我想我们非常惊讶。我们没有料到这一点。”。

研究人员发现的晶体化合物被命名为DaveMaite,以纪念著名的实验高压地球物理学家Ho kwang(Dave)Mao,并被新矿物、命名和分类委员会确认为一种新矿物国际矿物学的协会

卡内基科学研究所地球和行星实验室主任理查德·卡尔森博士说:“鉴于戴夫的工作在整个地球科学领域产生了深远的影响,这一荣誉是一个恰当的纪念。”。

“他的贡献塑造了我们对世界的理解,现在世界的一部分将永远以他的名字命名。”

davemaoite的结构和化学分析表明,它能够在其结构中包含多种元素,包括钾、钍和铀——三种主要的发热量元素。

这些发现支持了下部地幔中存在成分异质性,并且考虑到该矿物的总体丰度,表明davemaoite可能影响了深部地幔的产热。

“我们认为davemaoite起源于地表以下660 - 901公里(410-560英里)之间,”Tschauner博士说。

卡内基科学研究所(Carnegie Institution for Science)地球与行星实验室(Earth and Planets Laboratory)研究员费英伟(Yingwei Fei)博士说:“davemaoite的发现激发了在自然界中寻找其他困难的高压矿物相的希望。”

“能够从难以接近的下地幔获得更直接的样本将填补我们关于地球深度化学成分和可变性的知识空白。”

在《科学》杂志的两篇论文中描述了达维马埃特的发现矿物学的杂志杂志科学

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奥利弗Tschauner..2020.Davemaoite, IMA 2020 - 012 a。矿物学的杂志, 84;doi:10.1180/mgm.2020.93

奥利弗Tschauner.. 2021卡西欧发现达维马埃特3.-perovskite,作为来自下地幔的矿物质。科学374 (6569): 891 - 894;doi:10.1126 / science.abl8568

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