尽管人类不断向星星迈进,但离家更近的地方仍然是我们完全无法到达的。
我们能到达地面的距离有限,这意味着我们能做的最好的事情就是推测我们脚下深处的星球是由什么构成的。
但地球本身时不时地会吐出有缺陷的钻石,这些钻石吞下了我们世界上一些更奇特的矿物的微小样本。
现在,有史以来第一次,其中一个钻石胶囊从地球上运输了一种天然存在的硅酸钙矿物下地幔(占地球体积的一半以上),并且仍然保持高压状态? 尽管它从地表以下开始了超过 660 公里(410 英里)的史诗般的旅程。
卡内基科学研究所的地球化学家费英伟在一份报告中解释道:“对难以到达的下地幔进行这种直接采样将填补我们对整个地球地幔的化学成分和[变异性]的知识空白。”评论关于这项新研究,报告于科学。
内华达大学矿物学家 Oliver Tschauner 及其同事将这种硅酸钙 (CaSiO3) 命名为 davemaoite钙钛矿证实了 50 年前关于其存在的理论。
硅酸钙以各种结构天然存在。硅灰石是这组元素在相对低压下聚集在一起时形成的常见结构。 硅灰石形式布赖特在中等压力下 ? 哪一个是第二丰富的内含物发现于地球深处的钻石。
但理论表明存在布斑辉石可能形成的另一种方式。
在地球下地幔(660 至约 2,700 公里深)的压力水平下,这些原子自行排列成立方钙钛矿结构。 一旦压力减轻,这种形式通常会恢复为另一种形式,这也可能是钻石所携带的某些斑斑铜矿的形成方式。
一旦用于形成合成 CaSiO3 的强激光压力解除,合成 CaSiO3 就会恢复为玻璃。
这种“垃圾桶”晶体使达维茂石具有地球化学意义。 形状和产生它的压力将通常不会在彼此的公司中找到的元素聚集在一起。 其中包括产生热量的钍和铀,其半衰期比地球整个地质历史还要长。
“我们的观察表明,除了铀和钍之外,达维茂石的结构中还含有钾,”Tschauner 和团队写,解释这意味着达维茂石的丰度影响地幔深处的热量。
反过来,它的热量和分布决定了地球深层地壳的循环方式、热异常出现的位置以及地幔底部岩浆的状态。
以前,有一种 CaSiO3-钙钛矿2018年发现,虽然它是一个令人兴奋的候选者,但它的特性并没有完全加起来。 研究人员认为,其目前的结构可能是在逆行过程中形成的? 也就是说,在其上升过程中而不是在其最初形成过程中。
这个新分析的样本被博茨瓦纳奥拉帕矿中发现的一颗钻石捕获,经证实具有预测的结构同步加速器X射线衍射。
激光质谱分析揭示了达维茂石中几乎一半的钙已被其他元素取代? 主要是钾。 查纳和团队怀疑这可能有助于保存其结构以及钻石中仍然存在的残余压力。
他们认为,其低含量的钛和高含量的钾表明它确实是在地球下地幔的热压深处形成的。
达维茂石已被国际矿物学协会新矿物、命名和分类委员会正式认可为一种新的天然矿物。
这项研究发表于科学。