Penemuan Mineral Bumi Dalaman, Davemaoite (CaSiO3-perovskite) di permukaan Bumi

Mineral Davemaoite (CaSiO3-perovskite, mineral ketiga paling banyak dalam lapisan mantel bawah Bumi dalaman) telah ditemui pada permukaan Bumi untuk kali pertama. Ia ditemui terperangkap di dalam berlian. Perovskite ditemui secara semulajadi HANYA di lapisan mantel bawah bahagian dalam Bumi di bawah keadaan suhu dan tekanan yang sangat tinggi. Penemuan dalaman pertama ini bumi mineral dalam alam semula jadi adalah penting kepada geologi untuk pemahaman yang lebih baik tentang dinamik dalam Bumi.  

Perovskite ialah mineral yang terdiri daripada kalsium titanium oksida (CaTiO₃). Mana-mana mineral lain yang mempunyai struktur kristal yang serupa dipanggil perovskite. Ini menjadikan perovskit kelas sebatian yang mempunyai jenis struktur kristal yang sama seperti CaTiO₃ (struktur perovskit).    

Perovskit kalsium-silikat (CaSiO₃-perovskite atau CaPv) adalah mineral penting kerana ia adalah mineral ketiga paling banyak¹ (7% mengikut isipadu) dalam lapisan mantel bawah Bumi dalaman dan memainkan peranan penting dalam dinamik haba Bumi dalaman. Untuk meletakkan perkara dalam perspektif, daripada tiga lapisan Bumi, lapisan mantel, antara teras padat super-panas dan lapisan kerak luar nipis, membentuk 84% daripada Bumi jumlah isipadu manakala lapisan mantel bawah sahaja terdiri daripada 55 peratus daripada Bumi dan memanjang dari 670 dan 2900 km secara mendalam. Jadual di bawah memberikan paparan gambar tempat perovskite masuk Bumi dalaman.  

Jadual: Tempat lapisan kaya perovskit di pedalaman Bumi  

Perovskit bersama-sama dengan mineral lain dalam lapisan mantel memainkan peranan penting dalam dinamik dalam bumi melibatkan pemindahan haba dari teras ke permukaan, dipanggil perolakan mantel. Walaupun banyak dan penting, perovskite tidak pernah diambil dari lapisan mantel bawah, kerana ia kehilangan strukturnya apabila dialihkan daripada keadaan tekanan tingginya.  

Penyelidik kini telah melaporkan penemuan kalsium silikat perovskit sebagai kemasukan berlian dalam sampel semula jadi. Berlian itu ditemui di lombong Orapa, Botswana beberapa dekad yang lalu dan telah dibeli oleh ahli mineralogi Amerika Syarikat pada tahun 1987. Pasukan penyelidik telah mengkaji berlian selama beberapa tahun untuk mana-mana yang terperangkap dalam-Bumi galian.  

Pasukan penyelidik yang diketuai oleh Oliver Tschauner menggunakan pembelauan sinar-x synchrotron untuk mengkaji struktur dalaman bintik gelap yang sangat kecil dalam berlian yang dianggap sebagai perovskit dari lapisan mantel bawah dan dapat mencari bukti muktamad bagi CaSiO3-perovskite padu terpelihara secara struktur. di sana².  

Kajian struktur dan kimia selanjutnya menunjukkan bahawa mineral itu mempunyai sejumlah besar kalium yang terperangkap yang membayangkan bahawa perovskit ini boleh menjadi tuan rumah kepada tiga unsur penghasil haba utama (uranium dan torium sebelum ini diketahui) yang mempengaruhi penjanaan haba dalam Bumi dalaman. Mereka menamakan mineral itu "davemaoite" (selepas ahli geofizik Ho-kwang "Dave" Mao) yang diluluskan sebagai mineral semula jadi yang baru. Para penyelidik berpendapat bahawa mineral itu mungkin berasal dari lapisan mantel bawah antara 650 dan 900 km dalam di bawah permukaan Bumi ^3,4. 

Yang menghairankan, CaSiO₃ perovskite dilaporkan ditemui di dalam berlian Deep-Earth dari Afrika Selatan pada 2018 namun pasukan penyelidik tidak mendakwa secara rasmi penemuanhttps://www.scientificeuropean.co.uk/sciences/biology/discovery-of-nitrogen-fixing-cell-organelle-nitroplast-in-a-eukaryotic-algae/ daripada mineral baru ⁵. 

Penemuan ini, bersempena dengan penemuan lebih banyak mineral pada masa hadapan, seharusnya memperkaya pemahaman tentang evolusi mantel Bumi.  

***

Rujukan:  

1. Zhang Z., et al 2021. Kekonduksian terma CaSiO₃ perovskit pada keadaan mantel yang lebih rendah. Kajian Fizikal B. Jilid 104, Isu 18 – 1. Diterbitkan 4 November 2021. DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRevB.104.184101 

2. Fei,Y. 2021. Perovskite diambil dari mantel bawah, Sains. Diterbitkan 11 Nov 2021. Jld 374, Keluaran 6569 ms 820-821. Sains (2021). DOI: https://doi.org/10.1126/science.abm4742 

3. Tschauner, O. et al. Penemuan davemaoite, CaSiO3-perovskite, sebagai mineral dari mantel bawah. Sains. 11 Nov 2021. Jld 374, Keluaran 6569 ms 891-894. DOI: https://doi.org/10.1126/science.abl8568 

4. Universiti Nevada 2021. Berita – Penyelidikan Secara Ringkas: Mineral Bumi Dalaman Pertama Ditemui di Alam Semula Jadi. [Disiarkan pada 15 November 2021. Boleh didapati dalam talian di https://www.unlv.edu/news/release/research-brief-first-ever-interior-earth-mineral-discovered-nature  

5. Nestola, F., Korolev, N., Kopylova, M. et al. CaSiO3 perovskite dalam berlian menunjukkan kitar semula kerak lautan ke dalam mantel bawah. Alam 555, 237–241 (2018). https://doi.org/10.1038/nature25972  

***