Ontdekking van het binnenlandse aardmineraal, Davemaoite (CaSiO3-perovskiet) op het aardoppervlak

The mineral Davemaoite (CaSiO3-perovskite, the third most abundant mineral in lower mantle layer of aarde interior) has been discovered on the surface of the De aarde for the first time. It was found trapped inside a diamond. Perovskite is found naturally ONLY in lower mantle layer of the interior of the De aarde under extremely high temperature and pressure conditions. This first-ever discovery of interior aarde mineral in nature is important to geology for better understanding of dynamics of deep De aarde .  

Perovskiet is een mineraal dat bestaat uit calciumtitaanoxide (CaTiO₃). Elk ander mineraal met een vergelijkbare kristalstructuur wordt een perovskiet genoemd. Dit maakt perovskiet een klasse van verbindingen die dezelfde soort kristalstructuur hebben als CaTiO₃ (perovskietstructuur).    

Calciumsilicaat perovskiet (CaSiO₃-perovskiet of CaPv) is een belangrijk mineraal omdat het het derde meest voorkomende mineraal is¹ (7 vol%) in de onderste mantellaag van aarde interior and plays a significant role in the heat dynamics of aarde interior. To put things in perspective, of the three layers of De aarde , the mantle layer, between dense super-heated core and thin outer crust layer, makes up 84% of aarde total volume while the lower mantle layer alone comprises 55 percent of the De aarde  and extends from 670 and 2900 km in depth. The below table gives a snapshot view of place of perovskite in aarde interieur.  

Tabel: Plaats van perovskietrijke laag in het binnenste van de aarde  

Perovskites along with other minerals in the mantle layer play a key role in the dynamics of deep aarde involving heat transfer from core towards surface, called mantle convection. Despite its abundance and importance, perovskite has never been retrieved from the lower mantle layer, because it loses its structure on being removed from its high-pressure conditions.  

Researchers have now reported ontdekking of calcium silicate perovskite as a diamond inclusion in a natural sample. The diamond was found in Orapa mine, Botswana decades ago and was purchased by a mineralogist of USA in 1987. The team of researchers had been studying the diamond for few years for any entrapped deep-De aarde mineraal.  

Het onderzoeksteam onder leiding van Oliver Tschauner gebruikte synchrotron-röntgendiffractie om de interne structuur van de oneindig kleine donkere stippen te bestuderen in een diamant waarvan wordt aangenomen dat het perovskiet is uit de onderste mantellaag en kon definitief bewijs vinden van structureel bewaard gebleven kubieke CaSiO3-perovskiet daar².  

Further structural and chemical studies indicated that the mineral had large amounts of trapped potassium implying that this perovskite could host three of the major heat-producing elements (uranium and thorium were previously known) which influence heat generation in aarde interior. They named the mineral “davemaoite” (after geophysicist Ho-kwang “Dave” Mao) which was approved as a new natural mineral. The researchers think that the mineral may have originated from lower mantle layer between 650 and 900 km deep below the Earth’s surface ^3,4. 

Verrassend genoeg CaSiO₃ perovskite was reported to be discovered in a deep-Earth diamond from South Africa in 2018 however the research team had not claimed official discoveryhttps://www.scientificeuropean.co.uk/sciences/biology/discovery-of-nitrogen-fixing-cell-organelle-nitroplast-in-a-eukaryotic-algae/ of a new mineral ⁵. 

Deze ontdekking, in combinatie met verdere ontdekkingen van meer mineralen in de toekomst, zou het begrip van de evolutie van de aardmantel moeten verrijken.  

***

Referenties:  

1. Zhang Z., c.s. 2021. Thermische geleidbaarheid van CaSiO₃ perovskiet bij lagere mantelomstandigheden. Physical Review B. Volume 104, Issue 18 – 1. Gepubliceerd op 4 november 2021. DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRevB.104.184101 

2. Fei, Y. 2021. Perovskiet teruggevonden uit de onderste mantel, Science. Gepubliceerd 11 november 2021. Vol 374, uitgave 6569 pp. 820-821. Wetenschap (2021). DOI: https://doi.org/10.1126/science.abm4742 

3. Tschauner, O. c.s.. Ontdekking van davemaoiet, CaSiO3-perovskiet, als mineraal uit de onderste mantel. Wetenschap. 11 november 2021. Vol 374, uitgave 6569 blz. 891-894. DOI: https://doi.org/10.1126/science.abl8568 

4. Universiteit van Nevada 2021. Nieuws - Onderzoek in het kort: het allereerste binnenaardse mineraal ontdekt in de natuur. [Geplaatst op 15 november 2021. Online beschikbaar op https://www.unlv.edu/news/release/research-brief-first-ever-interior-earth-mineral-discovered-nature  

5. Nestola, F., Korolev, N., Kopylova, M. c.s.. CaSiO3-perovskiet in diamant duidt op de recycling van oceanische korst in de onderste mantel. Natuur 555, 237-241 (2018). https://doi.org/10.1038/nature25972  

***