Силикатный перовскит представляет собой либо (Mg,Fe)SiO 3 (конечный магниевый элемент называется бриджманитом [1] ), либо CaSiO 3 ( силикат кальция, известный как давемаоит ), когда он организован в структуру перовскита . Силикатные перовскиты нестабильны на поверхности Земли и в основном существуют в нижней части мантии Земли , на глубине примерно от 670 до 2700 км (420 и 1680 миль). Считается, что они образуют основные минеральные фазы нижней мантии вместе с ферропериклазом .
Существование силикатного перовскита в мантии было впервые предположено в 1962 году, а MgSiO 3 и CaSiO 3 были синтезированы экспериментально до 1975 года. К концу 1970-х годов было высказано предположение, что сейсмический разрыв на глубине около 660 км в мантии представляет собой изменение структуры минералов шпинели с оливиновым составом на силикатный перовскит с ферропериклазом .
Природный силикат 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) одобрила название бриджманит для перовскито-структурированного (Mg,Fe)SiO 3 , [1] в честь физика Перси Бриджмена , который был удостоен Нобелевской премии по физике в 1946 году за свои исследования высокого давления. [4]
В 2021 году перовскитоподобный CaSiO 3 был обнаружен как включение в природном алмазе. Для этого минерала было принято название давемаоит. [5]
Структура перовскита (впервые идентифицированная в минерале перовските ) встречается в веществах с общей формулой ABX 3 , где A — металл, образующий крупные катионы , обычно магний , двухвалентное железо или кальций . B — другой металл, образующий более мелкие катионы, обычно кремний , хотя могут встречаться незначительные количества трехвалентного железа и алюминия . X — обычно кислород. Структура может быть кубической, но только если относительные размеры ионов соответствуют строгим критериям. Обычно вещества со структурой перовскита демонстрируют более низкую симметрию из-за искажения кристаллической решетки, а силикатные перовскиты находятся в орторомбической кристаллической системе . [6]
Бриджманит является полиморфом энстатита высокого давления , но в Земле в основном образуется, наряду с ферропериклазом , из разложения рингвудита (форма оливина высокого давления ) на глубине примерно 660 км или давлении около 24 ГПа. [6] [7] Глубина этого перехода зависит от температуры мантии; он происходит немного глубже в более холодных областях мантии и мельче в более теплых областях. [8] Переход от рингвудита к бриджманиту и ферропериклазу отмечает дно переходной зоны мантии и верхнюю часть 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, становясь стабильным примерно на глубине 500 км и оставаясь стабильным во всей нижней мантии. [9]
Бриджманит является наиболее распространенным минералом в мантии. Пропорции бриджманита и перовскита кальция зависят от общей литологии и валового состава. В пиролитовой и гарцбургитовой литологии бриджманит составляет около 80% минеральной ассоциации, а перовскит кальция — менее 10%. В эклогитовой литологии бриджманит и перовскит кальция составляют около 30% каждый. [9] Перовскит силиката магния, вероятно, является наиболее распространенной минеральной фазой на Земле. [3]
Силикат кальция перовскит был обнаружен на поверхности Земли в виде включений в алмазах. [10] Алмазы образуются под высоким давлением глубоко в мантии. Благодаря большой механической прочности алмазов большая часть этого давления удерживается внутри решетки, что позволяет таким включениям, как силикат кальция, сохраняться в форме высокого давления.
Экспериментальная деформация поликристаллического MgSiO 3 в условиях самой верхней части нижней мантии позволяет предположить, что силикатный перовскит деформируется по механизму дислокационной ползучести . Это может помочь объяснить наблюдаемую сейсмическую анизотропию в мантии. [11]
