الرينغووديت

الرينغووديت هو طور عالي الضغط من سيليكات المغنيسيوم (Mg₂SiO₄ _{) ،} يتشكل في درجات حرارة وضغوط عالية في وشاح الأرض على عمق يتراوح بين 525 و660 كيلومترًا (326 و410 أميال) . وقد يحتوي أيضًا على الحديد والهيدروجين . وهو متعدد الأشكال، حيث يوجد طور الأوليفين فورستريت ( سيليكات المغنيسيوم والحديد ) .  

يتميز معدن الرينغووديت بقدرته على احتواء أيونات الهيدروكسيد ضمن بنيته. في هذه الحالة، عادةً ما يحل أيونان من الهيدروكسيد محل أيون المغنيسيوم وأيونين من الأكسيد . ^{[ 5 ]}

بالإضافة إلى الأدلة على وجودها في أعماق وشاح الأرض، يشير هذا إلى وجود ما يعادل من الماء في منطقة الانتقال في الوشاح، على عمق يتراوح بين 410 و660 كيلومترًا، من مرة إلى ثلاث مرات ما يعادله في محيط العالم . ^{[ 6 ] [ 7 ]} 

تم التعرف على هذا المعدن لأول مرة في نيزك تينهام في عام 1969، ^{[ 8 ]} ويُستنتج أنه موجود بكميات كبيرة في وشاح الأرض.

الأوليفين ، والوادسليت ، والرينغووديت هي أشكال متعددة موجودة في الوشاح العلوي للأرض. وعلى أعماق تزيد عن 660 كيلومترًا (410 أميال) ، تكون معادن أخرى، بما في ذلك بعض المعادن ذات بنية البيروفسكايت ، مستقرة. وتحدد خصائص هذه المعادن العديد من خصائص الوشاح. 

تم تسمية معدن الرينغووديت على اسم عالم الأرض الأسترالي تيد رينغوود (1930-1993)، الذي درس التحولات الطورية متعددة الأشكال في معادن الوشاح الشائعة الأوليفين والبيروكسين عند ضغوط تعادل أعماقًا تصل إلى حوالي 600 كيلومتر. 

يُعدّ الرينغووديت متعدد الأشكال مع الفورستريت (Mg₂SiO₄ _{) ،} وله بنية الإسبينيل . تتبلور معادن مجموعة الإسبينيل في النظام المتساوي الأبعاد بشكل ثماني الأوجه. يُعدّ الأوليفين أكثر وفرة في الوشاح العلوي، فوق عمق 410 كيلومترات (250 ميلاً) تقريباً ؛ ويُعتقد أن شكلي الأوليفين المتعددين، الوادسلييت والرينغووديت، يهيمنان على المنطقة الانتقالية للوشاح، وهي منطقة تمتد من عمق 410 إلى 660 كيلومتراً تقريباً.   

يُعتقد أن الرينغووديت هو أكثر المعادن وفرةً في الجزء السفلي من منطقة الانتقال في باطن الأرض. وتُحدد الخصائص الفيزيائية والكيميائية لهذا المعدن جزئيًا خصائص الوشاح في تلك الأعماق. ويتراوح نطاق الضغط اللازم لاستقرار الرينغووديت تقريبًا بين 18 و23 جيجا باسكال . 

تم العثور على الرينغووديت الطبيعي في العديد من النيازك الكوندريتية المصدمة، حيث يوجد الرينغووديت على شكل تجمعات متعددة البلورات دقيقة الحبيبات . ^{[ 9 ]}

يحتوي الرينغووديت الطبيعي عمومًا على نسبة مغنيسيوم أعلى بكثير من الحديد ، ويمكنه تكوين سلسلة محلول صلب متصلة من الطرف النقي للمغنيسيوم إلى الطرف النقي للحديد . وقد سُمّي الأخير، وهو الطرف الغني بالحديد من سلسلة محلول غاما-أوليفين الصلب، γ-Fe₂SiO₄ _{، باسم} أهرنسايت تكريمًا لعالم الفيزياء المعدنية الأمريكي توماس ج. أهرنس (1936-2010). ^{[ 10 ]}

في النيازك، يوجد الرينغووديت في عروق الصهارة المتجمدة التي تقطع المادة الأساسية وتحل محل الأوليفين الذي ربما يكون قد تم إنتاجه أثناء التحول الصدمي . ^{[ 9 ]}

يوجد الأوليفين في باطن الأرض في الوشاح العلوي على أعماق تقل عن 410  كيلومترات تقريبًا، ويُعتقد أن الرينغووديت موجود ضمن المنطقة الانتقالية على عمق يتراوح بين 520 و660  كيلومترًا تقريبًا. وقد نُسبت انقطاعات النشاط الزلزالي  على أعماق 410 و520  و660 كيلومترًا تقريبًا إلى تغيرات طورية تشمل الأوليفين وأشكاله المتعددة . 

يُعتقد عمومًا أن الانقطاع على عمق 520 كم ناتج عن تحول متعدد الأشكال الأوليفيني وادسليت (الطور بيتا) إلى رينجووديت (الطور جاما)، بينما يُعزى الانقطاع على عمق 660 كم إلى التحول الطوري للرينجووديت (الطور جاما) إلى بيروفسكايت سيليكاتي بالإضافة إلى مغنيسيووستيت . ^{[ 11 ] [ 12 ]}

يُعتقد أن معدن الرينغووديت في النصف السفلي من المنطقة الانتقالية يلعب دورًا محوريًا في ديناميكيات الوشاح، وأن خصائصه اللدنة تُعدّ بالغة الأهمية في تحديد تدفق المواد في هذا الجزء من الوشاح. وتُعدّ قدرة الرينغووديت على دمج الهيدروكسيد مهمة نظرًا لتأثيرها على خواص التدفق .

تم تصنيع معدن الرينغووديت في ظروف مناسبة للمنطقة الانتقالية، ويحتوي على ما يصل إلى 2.6% من الماء وزناً. ^{[ 13 ] [ 14 ]}

نظرًا لأن المنطقة الانتقالية بين الوشاح العلوي والسفلي للأرض تُسهم في تحديد نطاق نقل الكتلة والحرارة في جميع أنحاء الأرض، فإن وجود الماء داخل هذه المنطقة، سواء كان عالميًا أو محليًا، قد يكون له تأثير كبير على خواص الوشاح الريولوجية، وبالتالي على دوران الوشاح. ^{[ 15 ]} في مناطق الاندساس، يشهد حقل استقرار الرينغووديت مستويات عالية من النشاط الزلزالي. ^{[ 16 ]}

عُثر على ماسة "عميقة للغاية" (أي ماسة صعدت من أعماق سحيقة) في جوينا غرب البرازيل، تحتوي على شوائب من الرينغووديت - وكانت آنذاك العينة الوحيدة المعروفة ذات الأصل الأرضي الطبيعي - مما يُقدم دليلاً على وجود كميات كبيرة من الماء على شكل هيدروكسيد في وشاح الأرض. ^{[ 6 ] [ 17 ] [ 18 ] [ 19 ]} وقد صعدت هذه الجوهرة، التي يبلغ طولها حوالي 5 ملم، ^{[ 19 ]} بفعل ثوران بركاني . ^{[ 20 ]} شوائب الرينغووديت صغيرة جدًا بحيث لا يمكن رؤيتها بالعين المجردة. ^{[ 19 ]} وقد عُثر لاحقًا على ماسة ثانية مماثلة. ^{[ 21 ]}

قد يحتوي خزان الوشاح على ما يقارب ثلاثة أضعاف كمية المياه الموجودة في محيطات الأرض مجتمعة، وذلك على شكل هيدروكسيد داخل البنية البلورية للوادسلييت والرينغووديت. ^{[ 7 ]}

لأغراض التجارب، تم تصنيع الرينغووديت المائي عن طريق خلط مساحيق الفورستريت ( Mg₂ SiO₄ )،بروسيت(Mg(OH)₂ )،والسيليكا(SiO_٢ ) وذلك للحصول على التركيب العنصري النهائي المطلوب. يؤدي وضع هذا المزيج تحتضغطجيجا باسكال١٥٢٣كلفن (١٢٥٠درجة مئوية؛ ٢٢٨٢درجة فهرنهايت)لمدة ثلاث أو أربع ساعات إلى تحويله إلى رينجووديت، والذي يمكن تبريده بعد ذلك وتخفيض الضغط عنه. ^{[ ٥ ]}   

يتميز معدن الرينغووديت ببنية الإسبينيل ، ضمن نظام بلوري متساوي الأبعاد ، وينتمي إلى المجموعة الفراغية Fd 3 m (أو F 4 3 m ^{[ 22 ]} ). على المستوى الذري، يرتبط المغنيسيوم والسيليكون بالأكسجين في تنسيق ثماني السطوح ورباعي السطوح على التوالي. وتتسم روابط Si-O وMg-O بطابع أيوني وتساهمي مختلط. ^{[ 23 ]} يبلغ معامل الخلية المكعبة 8.063 أنغستروم _{لمركب Mg₂SiO₄}  النقي ، و8.234 أنغستروم لمركب _{Fe₂SiO₄ النقي} . ^{[ 24 ]} 

تتراوح تركيبات الرينغووديت من Mg₂SiO₄ النقي _{إلى Fe₂SiO₄} في _تجارب التخليق. يمكن أن يحتوي الرينغووديت على ما يصل إلى 2.6% من وزنه _{من H₂O} . ^{[ 5 ]}

تتأثر الخصائص الفيزيائية لمعدن الرينغووديت بالضغط ودرجة الحرارة. عند ظروف الضغط ودرجة الحرارة في منطقة الانتقال في الوشاح، تبلغ قيمة الكثافة المحسوبة للرينغووديت 3.90 غ/سم³ _لـ ^Mg₂SiO₄ _النقي ؛ [ ^{25 ] و} _4.13 غ/سم³ ^لـ (Mg₀.₉¹ , Fe₀.₀₉ ₎ ₂SiO₄ _[ ^{26 ]} _{في الوشاح} ^{البيروليتي} ؛ و4.85 غ/سم³ ^لـ Fe₂SiO₄ . _[ ^{27 ] وهو} معدن متجانس الخواص بمعامل _انكسار n = 1.768 .

يختلف لون الرينغووديت بين النيازك، وبين التجمعات المختلفة الحاملة للرينغووديت، وحتى داخل التجمع الواحد. وقد تظهر تجمعات الرينغووديت بجميع درجات الأزرق والبنفسجي والرمادي والأخضر، أو قد تكون عديمة اللون تمامًا.

يُظهر فحصٌ أدقّ للتجمعات الملونة أن اللون غير متجانس، ويبدو أنه ينشأ من مادة ذات حجم مشابه لبلورات الرينغووديت. ^{[ 28 ]} في العينات الاصطناعية، يكون الرينغووديت النقيّ المُحتوي على المغنيسيوم عديم اللون، بينما تكون العينات التي تحتوي على أكثر من 1 % مول من Fe₂SiO₄ _{زرقاء داكنة} اللون. يُعتقد أن اللون ناتج عن انتقال الشحنة بين ^Fe²⁺ و ^{Fe³⁺ . [ 29 ]}

• الوسائط المتعلقة بحجر الرينغووديت على ويكيميديا ​​كومنز