Силикатный перовскит представляет собой либо (Mg,Fe)SiO 3 (магний концевой элемент называется бриджманитом [1] ), либо CaSiO 3 ( силикат кальция , известный как давемаоит ), когда он расположен в структуре перовскита . Силикатные перовскиты нестабильны на поверхности Земли и в основном существуют в нижней части мантии Земли , на глубине от 670 до 2700 км (от 420 до 1680 миль). Считается, что они вместе с ферропериклазом образуют основные минеральные фазы .
Существование силикатного перовскита в мантии было впервые предложено в 1962 году, а MgSiO 3 и CaSiO 3 были экспериментально синтезированы до 1975 года. К концу 1970-х годов было высказано предположение, что сейсмический разрыв на высоте около 660 км в мантии представляет собой переход от минералов шпинельной структуры с оливиновым составом к силикатному перовскиту с ферропериклазом .
Природный силикатный перовскит был обнаружен в сильно потрясенном метеорите Тенхэм . [2] [3] В 2014 году Комиссия по новым минералам, номенклатуре и классификации (CNMNC) Международной минералогической ассоциации (IMA) утвердила название бриджманит для перовскитного (Mg,Fe)SiO 3 , [1] в честь физика Перси Бриджмена , который был удостоен Нобелевской премии по физике в 1946 году за исследования высокого давления. [4]
В 2021 году CaSiO 3 со структурой перовскита был обнаружен как включение в природном алмазе. За этим минералом было принято название давемаоит. [5]
Структура перовскита (впервые выявленная в минерале перовскит ) встречается в веществах общей формулы АВХ 3 , где А — металл, образующий крупные катионы , обычно магния , двухвалентного железа или кальция . B — еще один металл, который образует более мелкие катионы, обычно кремний , хотя могут встречаться небольшие количества трехвалентного железа и алюминия . X обычно представляет собой кислород. Структура может быть кубической, но только в том случае, если относительные размеры ионов соответствуют строгим критериям. Обычно вещества со структурой перовскита проявляют меньшую симметрию из-за искажения кристаллической решетки и силикатных перовскитов, находящихся в ромбической кристаллической системе . [6]
Бриджманит — это высокобарическая полиморфная модификация энстатита , но на Земле преимущественно образуется вместе с ферропериклазом в результате разложения рингвудита (высокобарической формы оливина ) на глубине примерно 660 км, или при давлении ~24 ГПа. [6] [7] Глубина этого перехода зависит от температуры мантии; он залегает немного глубже в более холодных регионах мантии и мельче в более теплых регионах. [8] Переход от рингвудита к бриджманиту и ферропериклазу отмечает дно мантийной переходной зоны и верх нижней мантии. Бриджманит становится нестабильным на глубине примерно 2700 км, изохимически превращаясь в постперовскит . [9]
Силикат кальция-перовскит стабилен на несколько меньших глубинах, чем бриджманит, становится стабильным примерно на глубине 500 км и остается стабильным на протяжении всей нижней мантии. [9]
Бриджманит — самый распространенный минерал мантии. Пропорции бриджманита и кальциевого перовскита зависят от общей литологии и валового состава. В пиролитовых и гарцбургитовых литогиях бриджманит составляет около 80% минерального комплекса, а кальциевый перовскит <10%. В эклогитовой литологии бриджманит и кальциевый перовскит составляют ~30% каждый. [9] Перовскит силиката магния, вероятно, является самой распространенной минеральной фазой на Земле. [3]
Перовскит силиката кальция был идентифицирован на поверхности Земли как включения в алмазах. [10] Алмазы образуются под высоким давлением глубоко в мантии. Благодаря большой механической прочности алмазов большая часть этого давления сохраняется внутри решетки, что позволяет таким включениям, как силикат кальция, сохраняться в форме высокого давления.
Экспериментальная деформация поликристаллического MgSiO 3 в условиях самых верхних частей нижней мантии позволяет предположить, что силикатный перовскит деформируется по дислокационному механизму ползучести . Это может помочь объяснить наблюдаемую сейсмическую анизотропию в мантии. [11]
