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perovskita de silicato

La perovskita de silicato es (Mg,Fe)SiO₃ ( el miembro extremo de magnesio se llama bridgmanita [ 1 ] ) o CaSiO₃ ( silicato de calcio conocido como davemaoíta ) cuando se dispone...

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La perovskita de silicato es (Mg,Fe)SiO₃ ( el miembro extremo de magnesio se llama bridgmanita [ 1 ] ) o CaSiO₃ ( silicato de calcio conocido como davemaoíta ) cuando se dispone en una estructura de perovskita . Las perovskitas de silicato no son estables en la superficie terrestre y existen principalmente en la parte inferior del manto terrestre , entre aproximadamente 670 y 2700 km (420 y 1680 millas) de profundidad. Se cree que forman las principales fases minerales del manto inferior, junto con la ferropericlasa .  

Descubrimiento

La existencia de perovskita de silicato en el manto se sugirió por primera vez en 1962, y tanto el MgSiO 3 como el CaSiO 3 se habían sintetizado experimentalmente antes de 1975. A finales de la década de 1970, se propuso que la discontinuidad sísmica a unos 660 km en el manto representaba un cambio de minerales con estructura de espinela con composición de olivino a perovskita de silicato con ferropericlasa . 

Se descubrió perovskita de silicato natural en el meteorito Tenham , que sufrió un fuerte impacto . [ 2 ] [ 3 ] En 2014, la Comisión de Nuevos Minerales, Nomenclatura y Clasificación (CNMNC) de la Asociación Mineralógica Internacional (IMA) aprobó el nombre bridgmanita para el (Mg,Fe)SiO 3 con estructura de perovskita , [ 1 ] en honor al físico Percy Bridgman , quien recibió el Premio Nobel de Física en 1946 por su investigación sobre alta presión. [ 4 ]

En 2021 se encontró CaSiO₃ con estructura de perovskita como una inclusión en un diamante natural. Se adoptó el nombre de davemaoíta para este mineral . [ 5 ]

Estructura

La estructura de perovskita (identificada por primera vez en el mineral perovskita ) se presenta en sustancias con la fórmula general ABX₃ , donde A es un metal que forma cationes grandes , típicamente magnesio , hierro ferroso o calcio . B es otro metal que forma cationes más pequeños, típicamente silicio , aunque pueden aparecer pequeñas cantidades de hierro férrico y aluminio . X suele ser oxígeno. La estructura puede ser cúbica, pero solo si los tamaños relativos de los iones cumplen criterios estrictos. Por lo general, las sustancias con estructura de perovskita muestran una simetría menor, debido a la distorsión de la red cristalina, y las perovskitas de silicato se encuentran en el sistema cristalino ortorrómbico . [ 6 ]

Aparición

Rango de estabilidad

La bridgmanita es un polimorfo de alta presión de la enstatita , pero en la Tierra se forma predominantemente, junto con la ferropericlasa , a partir de la descomposición de la ringwoodita (una forma de alta presión de la olivina ) a  una profundidad aproximada de 660 km, o una presión de unos 24 GPa. [ 6 ] [ 7 ] La profundidad de esta transición depende de la temperatura del manto; ocurre ligeramente más profunda en las regiones más frías del manto y menos profunda en las regiones más cálidas. [ 8 ] La transición de ringwoodita a bridgmanita y ferropericlasa marca el fondo de la zona de transición del manto y el techo del manto inferior. La bridgmanita se vuelve inestable a una profundidad aproximada de 2700 km, transformándose isoquímicamente en post-perovskita . [ 9 ] 

La perovskita de silicato de calcio es estable a profundidades ligeramente menores que la bridgmanita, alcanzando la estabilidad a aproximadamente 500  km, y permanece estable en todo el manto inferior. [ 9 ]

Abundancia

La bridgmanita es el mineral más abundante en el manto. Las proporciones de bridgmanita y perovskita de calcio dependen de la litología general y la composición global. En litologías pirolíticas y harzburgíticas , la bridgmanita constituye alrededor del 80 % del conjunto mineral, y la perovskita de calcio menos del 10 %. En una litología eclogítica , la bridgmanita y la perovskita de calcio comprenden aproximadamente el 30 % cada una. [ 9 ] La perovskita de silicato de magnesio es probablemente la fase mineral más abundante en la Tierra. [ 3 ]

Presencia en diamantes

Se ha identificado perovskita de silicato de calcio en la superficie terrestre como inclusiones en diamantes. [ 10 ] Los diamantes se forman bajo alta presión en las profundidades del manto. Gracias a la gran resistencia mecánica de los diamantes, gran parte de esta presión se retiene dentro de la red cristalina, lo que permite que inclusiones como el silicato de calcio se conserven en forma de alta presión.

Deformación

La deformación experimental de MgSiO₃ policristalino en las condiciones de la parte superior del manto inferior sugiere que la perovskita de silicato se deforma mediante un mecanismo de fluencia por dislocación . Esto podría ayudar a explicar la anisotropía sísmica observada en el manto. [ 11 ]

Véase también

Referencias

  1. 1 2 "Bridgmanita" . Mindat.org .
  2. ↑ Tomioka, Naotaka; Fujino, Kiyoshi (22 de agosto de 1997). " Ilmenita y perovskita naturales de (Mg,Fe)SiO 3 en el meteorito Tenham". Science . 277 (5329): 1084– 1086. Bibcode : 1997Sci...277.1084T . doi : 10.1126/science.277.5329.1084 . PMID 9262473 . 
  3. 1 2 Tschauner, Oliver; Ma, Chi; Beckett, John R.; Prescher, Clemens; Prakapenka, Vitali B.; Rossman, George R. (27 de noviembre de 2014). "Descubrimiento de bridgmanita, el mineral más abundante en la Tierra, en un meteorito impactado" ( PDF) . Science . 346 (6213): 1100– 1102. Bibcode : 2014Sci...346.1100T . doi : 10.1126/science.1259369 . PMID 25430766. S2CID 20999417 .  
  4. ↑ Wendel, JoAnna (10 de junio de 2014). "Mineral nombrado en honor a un físico ganador del Premio Nobel". Eos, Transactions American Geophysical Union . 95 (23): 195. Bibcode : 2014EOSTr..95R.195W . doi : 10.1002/2014EO230005 .
  5. ↑ Tschauner, O.; Huang, S.; Yang, S.; Humayun, M.; Liu, W.; Gilbert Corder, SN; Bechtel, HA; Tischler, J.; Rossman, GR (2021). "Descubrimiento de davemaoíta, perovskita de CaSiO3, como mineral del manto inferior" . Science . 374 ( 6569): 891– 894. Bibcode : 2021Sci...374..891T . doi : 10.1126/science.abl8568 . PMID 34762475. S2CID 244039905 .  
  6. 1 2 Hemley, RJ; Cohen RE (1992). "Perovskita de silicato". Annual Review of Earth and Planetary Sciences . 20 : 553– 600. Bibcode : 1992AREPS..20..553H . doi : 10.1146/annurev.ea.20.050192.003005 .
  7. ↑ Agee, Carl B. (1998). "Transformaciones de fase y estructura sísmica en el manto superior y la zona de transición". En Hemley, Russell J (ed.). Mineralogía de ultra alta presión . págs. 165–204 . doi : 10.1515/9781501509179-007 . ISBN  978-1-5015-0917-9.
  8. ↑ Flanagan, Megan P.; Shearer, Peter M. (10 de febrero de 1998). "Mapeo global de la topografía en discontinuidades de velocidad de la zona de transición mediante la superposición de precursores". Journal of Geophysical Research: Solid Earth . 103 (B2): 2673– 2692. Bibcode : 1998JGR...103.2673F . doi : 10.1029/97JB03212 .
  9. 1 2 3 Stixrude, Lars; Lithgow-Bertelloni, Carolina (30 de mayo de 2012). "Geofísica de la heterogeneidad química en el manto". Annual Review of Earth and Planetary Sciences . 40 (1): 569– 595. Bibcode : 2012AREPS..40..569S . doi : 10.1146/annurev.earth.36.031207.124244 .
  10. ^ Nestola, F.; Korolev, N.; Kopylova, M.; Rotiroti, N.; Pearson, director general; Pamato, MG; Álvaro, M.; Peruzzo, L.; Gurney, JJ; Moore, AE; Davidson, J. (marzo de 2018). "La perovskita CaSiO 3 en diamante indica el reciclaje de la corteza oceánica en el manto inferior" (PDF) . Naturaleza . 555 (7695): 237– 241. Bibcode : 2018Natur.555..237N . doi : 10.1038/naturaleza25972 . PMID 29516998 . S2CID 3763653 .  
  11. ^ Cordier, Patricio; Ungar, Tamás; Zsoldos, Lehel; Tichy, Géza (abril de 2004). "Dislocación arrastrada en perovskita de MgSiO3 en las condiciones del manto inferior superior de la Tierra". Naturaleza . 428 (6985): 837– 840. Bibcode : 2004Natur.428..837C . doi : 10.1038/naturaleza02472 . PMID 15103372 . S2CID 4300946 .  
  • Bryner, Jeanna (16 de junio de 2014). "El mineral más abundante pero oculto de la Tierra finalmente visto y nombrado" . Live Science .
  • Perkins, Sid (27 de noviembre de 2014). "Respeto largamente esperado: el mineral más abundante de la Tierra finalmente recibe un nombre oficial" . Science .
  • Tschauner, Oliver; Ma, Chi; Beckett, John R.; Prescher, Clemens; Prakapenka, Vitali B.; Rossman, George R. (28 de noviembre de 2014). "Descubrimiento de bridgmanita, el mineral más abundante en la Tierra, en un meteorito impactado" ( PDF) . Science . 346 (6213): 1100– 1102. Bibcode : 2014Sci...346.1100T . doi : 10.1126/science.1259369 . PMID 25430766. S2CID 20999417 .  
  • Sharp, Thomas (28 de noviembre de 2014). "Bridgmanita: finalmente nombrada". Science . 346 (6213): 1057– 1058. Bibcode : 2014Sci...346.1057S . doi : 10.1126/science.1261887 . PMID 25430755. S2CID 206563252 .