بيروفسكايت السيليكاتي

📅 آخر تحديث: ٣ أغسطس ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٣ أغسطس ٢٠٢٦
الموسوعة الحرة

تتكون بيروفسكايت السيليكات إما من (Mg,Fe)SiO₃ ( يُسمى الطرف المغنيسيومي بريدجمانيت [ 1 ] ) أو CaSiO₃ ( سيليكات الكالسيوم المعروف باسم ديفماويت ) عند ترتيبها في بنية بيروفسكايت . لا تستقر بيروفسكايت السيليكات على سطح الأرض، وتوجد بشكل رئيسي في الجزء السفلي من وشاح الأرض ، على عمق يتراوح بين 670 و2700 كيلومتر (420 و1680 ميلًا) . يُعتقد أنها تُشكل الأطوار المعدنية الرئيسية للوشاح السفلي، إلى جانب الفيروبيريكليز .  

اكتشاف

تم اقتراح وجود بيروفسكايت السيليكات في الوشاح لأول مرة في عام 1962، وتم تصنيع كل من MgSiO 3 و CaSiO 3 تجريبياً قبل عام 1975. وبحلول أواخر السبعينيات، تم اقتراح أن الانقطاع الزلزالي عند حوالي 660 كم في الوشاح يمثل تغييراً من معادن ذات بنية سبينيل ذات تركيب أوليفيني إلى بيروفسكايت السيليكات مع فيروبريكلاس . 

تم اكتشاف بيروفسكايت السيليكات الطبيعي في نيزك تينهام الذي تعرض لصدمة شديدة . [ 2 ] [ 3 ] في عام 2014، وافقت لجنة المعادن الجديدة والتسمية والتصنيف (CNMNC) التابعة للجمعية الدولية للمعادن (IMA) على اسم بريدجمانيت لمركب (Mg,Fe)SiO3 ذي البنية البيروفسكيتية ، [ 1 ] تكريمًا للفيزيائي بيرسي بريدجمان ، الذي مُنح جائزة نوبل في الفيزياء عام 1946 لأبحاثه في مجال الضغط العالي. [ 4 ]

في عام 2021، تم اكتشاف مركب CaSiO3 ذي البنية البيروفسكيتية كشوائب داخل ماسة طبيعية. وقد تم اعتماد اسم ديفماويت لهذا المعدن. [ 5 ]

بناء

توجد بنية البيروفسكايت (التي تم تحديدها لأول مرة في معدن البيروفسكايت ) في مواد ذات الصيغة العامة ABX₃ ، حيث A هو فلز يُكوّن كاتيونات كبيرة ، عادةً المغنيسيوم أو الحديدوز أو الكالسيوم . B هو فلز آخر يُكوّن كاتيونات أصغر، عادةً السيليكون ، على الرغم من إمكانية وجود كميات ضئيلة من الحديديك والألومنيوم . X هو عادةً الأكسجين. قد تكون البنية مكعبة، ولكن فقط إذا استوفت الأحجام النسبية للأيونات معايير دقيقة. عادةً، تُظهر المواد ذات بنية البيروفسكايت تناظرًا أقل، نظرًا لتشوه الشبكة البلورية ، وتكون بيروفسكايتات السيليكات في النظام البلوري المعيني القائم . [ 6 ]

حدوث

نطاق الاستقرار

يُعدّ البريدجمانيت شكلاً متعدد الأشكال عالي الضغط من الإينستاتيت ، ولكنه يتشكل في باطن الأرض بشكل أساسي، إلى جانب الفيروبيريكليز ، من تحلل الرينغووديت (وهو شكل عالي الضغط من الأوليفين ) على عمق 660  كم تقريبًا، أو عند ضغط يبلغ حوالي 24 جيجا باسكال. [ 6 ] [ 7 ] يعتمد عمق هذا التحول على درجة حرارة الوشاح؛ إذ يحدث على عمق أكبر قليلاً في المناطق الباردة من الوشاح، وأقل عمقًا في المناطق الدافئة. [ 8 ] يُمثل التحول من الرينغووديت إلى البريدجمانيت والفيروبيريكليز قاع منطقة التحول في الوشاح وقمة الوشاح السفلي. يصبح البريدجمانيت غير مستقر على عمق 2700 كم تقريبًا، متحولًا كيميائيًا إلى ما بعد البيروفسكايت . [ 9 ] 

يُعد بيروفسكايت سيليكات الكالسيوم مستقرًا على أعماق أقل قليلاً من بريدجمانيت، ويصبح مستقرًا عند حوالي 500  كم، ويظل مستقرًا في جميع أنحاء الوشاح السفلي. [ 9 ]

وفرة

يُعدّ البريدجمانيت أكثر المعادن وفرةً في الوشاح الأرضي. وتعتمد نسب البريدجمانيت وبيروفسكايت الكالسيوم على التركيب الصخري العام والتركيب الكيميائي الكلي. ففي الصخور البيروليتية والهارتسبورجيتية ، يُشكّل البريدجمانيت حوالي 80% من التركيب المعدني، بينما يُشكّل بيروفسكايت الكالسيوم أقل من 10%. أما في الصخور الإكلوجيتية ، فيُشكّل كلٌّ من البريدجمانيت وبيروفسكايت الكالسيوم حوالي 30%. [ 9 ] ويُرجّح أن يكون بيروفسكايت سيليكات المغنيسيوم أكثر الأطوار المعدنية وفرةً على سطح الأرض. [ 3 ]

التواجد في الألماس

تم تحديد بيروفسكايت سيليكات الكالسيوم على سطح الأرض كشوائب داخل الماس. [ 10 ] يتشكل الماس تحت ضغط عالٍ في أعماق الوشاح. وبفضل القوة الميكانيكية العالية للماس، يُحتفظ بجزء كبير من هذا الضغط داخل الشبكة البلورية، مما يسمح بحفظ شوائب مثل سيليكات الكالسيوم في شكلها تحت ضغط عالٍ.

التشوه

تشير التجارب التي أجريت على تشوه متعدد البلورات من MgSiO3 في ظروف الجزء العلوي من الوشاح السفلي إلى أن البيروفسكايت السيليكاتي يتشوه بآلية زحف الانخلاع . وقد يساعد هذا في تفسير التباين الزلزالي الملحوظ في الوشاح. [ 11 ]

انظر أيضاً

مراجع

  1. 1 2 "بريدجمانيت" . Mindat.org .
  2. ↑ توميوكا، ناوتاكا؛ فوجينو، كيوشي (22 أغسطس 1997). " الإلمنيت والبيروفسكيت الطبيعيان (Mg,Fe)SiO3 في نيزك تينهام". مجلة ساينس . 277 (5329): 1084-1086 . Bibcode : 1997Sci...277.1084T . doi : 10.1126/science.277.5329.1084 . PMID 9262473 . 
  3. 1 2 تشاونر، أوليفر؛ ما، تشي؛ بيكيت، جون ر.؛ بريشر، كليمنس؛ براكابينكا، فيتالي ب.؛ روسمان، جورج ر. (27 نوفمبر 2014). "اكتشاف البريدجمانيت، أكثر المعادن وفرةً على الأرض، في نيزك متأثر بالصدمة" (ملف PDF) . مجلة ساينس . 346 (6213): 1100-1102 . Bibcode : 2014Sci...346.1100T . doi : 10.1126/science.1259369 . PMID 25430766. S2CID 20999417 .  
  4. ↑ ويندل، جوانا (10 يونيو 2014). "معدن يُسمى على اسم عالم فيزياء حائز على جائزة نوبل". مجلة إيوس، معاملات الاتحاد الجيوفيزيائي الأمريكي . 95 (23): 195. رمز Bibcode : 2014EOSTr..95R.195W . doi : 10.1002/2014EO230005 .
  5. ↑ تشاونر، أ.؛ هوانغ، س.؛ يانغ، س.؛ همايون، م.؛ ليو، و.؛ جيلبرت كوردر، س.ن.؛ بيشتل، هـ.أ.؛ تيشلر، ج.؛ روسمان، ج.ر. (2021). "اكتشاف ديفماويت، بيروفسكايت CaSiO3، كمعدن من الوشاح السفلي" . مجلة ساينس . 374 (6569): 891-894 . Bibcode : 2021Sci...374..891T . doi : 10.1126/science.abl8568 . PMID: 34762475. S2CID : 244039905 .  
  6. 1 2 هيملي، آر جيه؛ كوهين، آر إي (1992). "بيروفسكايت السيليكات". المراجعة السنوية لعلوم الأرض والكواكب . 20 : 553-600 . Bibcode : 1992AREPS..20..553H . doi : 10.1146/annurev.ea.20.050192.003005 .
  7. ↑ إيجي، كارل ب. (1998). "التحولات الطورية والبنية الزلزالية في الوشاح العلوي ومنطقة الانتقال". في هيملي، راسل ج. (محرر). علم المعادن تحت الضغط العالي للغاية . ص 165-204 . doi : 10.1515/9781501509179-007 . ISBN  978-1-5015-0917-9.
  8. ↑ فلاناغان، ميغان ب.؛ شيرر، بيتر م. (10 فبراير 1998). "الرسم العالمي لتضاريس انقطاعات سرعة منطقة الانتقال عن طريق تجميع الموجات السابقة". مجلة البحوث الجيوفيزيائية: الأرض الصلبة . 103 (B2): 2673-2692 . Bibcode : 1998JGR...103.2673F . doi : 10.1029/97JB03212 .
  9. 1 2 3 ستيكسرود، لارس؛ ليثجو-بيرتيلوني، كارولينا (30 مايو 2012). "جيوفيزياء عدم التجانس الكيميائي في الوشاح". المراجعة السنوية لعلوم الأرض والكواكب . 40 (1): 569-595 . Bibcode : 2012AREPS..40..569S . doi : 10.1146/annurev.earth.36.031207.124244 .
  10. ^ نستولا، ف. كوروليف، ن.؛ كوبيلوفا، م.؛ روتيروتي، ن.؛ بيرسون، المدير العام؛ باماتو، إم جي؛ ألفارو، م. بيروزو، L.؛ جورني، جي جي؛ مور، الإمارات العربية المتحدة؛ ديفيدسون، ج. (مارس 2018). "يشير CaSiO 3 perovskite في الماس إلى إعادة تدوير القشرة المحيطية في الوشاح السفلي" (PDF) . طبيعة . 555 (7695): 237– 241. بيب كود : 2018Natur.555..237N . دوى : 10.1038 / طبيعة 25972 . بميد 29516998 . S2CID 3763653 .  
  11. ^ كوردييه ، باتريك. أونجار، تاماس؛ زسولدوس، ليهيل؛ تيشي، الجيزة (أبريل 2004). “زحف الخلع في MgSiO3 البيروفسكايت في ظروف الوشاح السفلي العلوي للأرض”. طبيعة . 428 (6985): 837–840 . بيب كود : 2004Natur.428..837C . دوى : 10.1038 / طبيعة02472 . بميد 15103372 . S2CID 4300946 .