• Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
4 апреля
КНЦ РАН
9 454

Найден минерал, который может быть носителем породообразующих и редких элементов в природе

5.1

Международная команда ученых, куда вошли исследователи из Кольского научного центра, обнаружила минерал, который по предположению ученых может быть универсальным потенциальным носителем породообразующих и редких элементов при давлениях вплоть до мантийных.

Найден минерал, который может быть носителем породообразующих и редких элементов в природе / ©Getty images

Комплекс Хатрурим (он же – Пятнистая зона) в окрестностях Мертвого моря уже принес исследователям много открытий. В частности, здесь был обнаружен минерал, который ранее находили только в метеоритах, а также соединения фосфора, которые с большой степенью вероятности могли помочь возникновению жизни на Земле.

Исследователи, представляющие Санкт-Петербургский государственный университет, Кольский научный центр Российской академии наук, Байройтский университет, Баварский научно-исследовательский институт экспериментальной геохимии и геофизики и Университет Падуи, продолжают изучение состава слагающих эту местность пород. Новое их открытие – это минерал, который по предположению ученых может быть универсальным потенциальным носителем породообразующих и редких элементов при давлениях вплоть до мантийных.

Статья об открытии опубликована в журнале American Mineralogist. Пятнистая зона представляет собой крупнейший в мире комплекс пирометаморфических пород с выходами на поверхность, разбросанными на значительной территории Ближнего Востока от южного суббассейна Мертвого моря до границы между Северной Иорданией и Сирией.

Кристаллическая структура кубического перовскита и его гипотетического аристотипического аналога / ©Пресс-служба КНЦ РАН

Ее происхождение пока остается предметом дискуссий. Предполагается, что образовалась она в ходе прокаливания и плавления меловых мергелей и мелов при температурах, достигающих 1400 °С, однако недавнее обнаружение минерала аллабогданита (Fe,Ni)2, который мог образоваться только при высоком давлении, вызвало множество вопросов относительно развития этого комплекса пород.

В образцах, собранных в израильской пустыне Негев, авторы нашли первый природный перовскит (CaTiO3), обладающий кубической кристаллической решеткой (структура перовскита в природе является ромбической). Его прозрачные, желтовато-коричневые кристаллы достигают в размере 50 микрон и имеют обильные микронные включения мелилитового стекла. Новый минерал стабилен при сжатии не менее чем до 50 Гпа, а при атмосферном давлении устойчив до 1250±50°С. При более высокой температуре его кристаллы сливаются с внедренным мелилитовым стеклом, образуя смесь титанита и анортита.

Выяснить происхождение кубического перовскита из формации Хатрурим помогают включения мелилитового стекла. По-видимому, минерал образовался в твердом состоянии и никогда не подвергался нагреву выше 1250°С при атмосферном давлении. Форма включений мелилитового стекла указывает на то, что они аморфизировались, оставаясь в твердом состоянии. Температура плавления мелилита – 1400-1600 °С, поэтому его расплавление неизбежно привело бы к сплавлению с перовскитом.

Кубический перовскит и сопутствующие минералы. (а) Кристаллы перовскита в микрокристаллическом гелените. Микрофотография в рассеянном свете. (б) Тот же участок в отраженном свете. (в) Перовскит и α-(Fe,Ni). (г) Перовскит, сросшийся с α-(Fe,Ni). д – кристаллы пойкилитового перовскита, плотно заполненные мелилитовым стеклом. (е) Перовскит, α-(Fe, Ni) и богатый кремнием фторапатит в геленитовой матрице. Сокращения: Prv – кубический перовскит, Gh – геленит, Si-Ap – кремнийсодержащий фторапатит / ©Пресс-служба КНЦ РАН

Твердофазная аморфизация может быть достигнута несколькими способами, включая облучение альфа-лучами или электронным пучком, химическую обработку или механическое измельчение. Наиболее вероятна аморфизация под давлением не ниже 11 Гпа, а скорее всего, выше 30 ГПа. Если такое предположение верно, кубический перовскит подвергался давлению в несколько гигапаскалей или мог образоваться при таком давлении.

Необычно также высокое содержание кремния в минерале. Перовскиты с высоким содержанием кремния ранее наблюдались только в виде включений в алмазы, имеющие сверхглубокое, мантийное происхождение. Однако нет никаких геологических свидетельств выхода в районе Мертвого моря мантийных пород на поверхность или остатков крупномасштабной ударной структуры. Ученые предполагают, что признаки событий высокого давления или выходов мантийных пород могли быть стерты более поздними наложенными пирометаморфическими процессами и обширной эрозией в Южном Леванте, в то время как геохимические аномалии в этой области все еще не полностью объяснены.

Почему это открытие так важно? Во-первых, оно может дать новую точку зрения на геохимические процессы в Пятнистой зоне, поскольку кубический перовскит объединяет в своем составе ряд геохимически значимых элементов. Во-вторых, необходимо помнить, что структура перовскита — это один из «кирпичиков», из которых строится решетка природных минералов, а также основа для синтеза новых материалов с интересными свойствами. Силикаты со структурой перовскита cчитаются основными составляющими мантии Земли.

Поведение синтетического перовскита при высоких давлениях было подробно изучено как прогностическая модель эволюции силикатных перовскитов в условиях мантии. При высоких давлениях и температурах он может приобретать кубическую форму. Эта модификация обратима при охлаждении. В синтетических системах замена титана на железо приводит к получению закаленного кубического перовскита, однако природный перовскит железа практически лишен. Поэтому ранее не предполагалось, что кубический перовскит встречается в природе.

Стабилизация кубической симметрии найденного минерала достигается за счет ранее не наблюдаемого смещения атома кислорода из его идеального структурного положения. Проанализировав структуру, ученые предположили, что она обеспечивает механизм включения практически любого элемента в каркас природных перовскитов. Устойчивость таких неупорядоченных структур до очень высоких давлений может свидетельствовать о том, что подобные перовскиты могут быть универсальными носителями большинства элементов мантии Земли.

Открытие природного кубического перовскита позволяет рассматривать его в качестве потенциального носителя большинства петрогенных и рассеянных элементов во внутренних геосферах нашей планеты. Стабильность обнаруженного минерала при давлениях на уровне мантии делает его кандидатом на содержание как породообразующих, так и менее распространенных элементов в недрах планет. То есть наряду с новым, неупорядоченным типом перовскитового каркаса и структурно разрешенным дефицитом кислорода открываются новые пути для моделирования поведения таких структур в различных планетарных средах.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Кольский научный центр Российской академии наук (бывший Кольский филиал Академии наук СССР) имени С. М. Кирова, объединение научных учреждений РАН на Кольском полуострове.
Подписывайтесь на нас в Telegram, Яндекс.Новостях и VK
Предстоящие мероприятия
Вчера, 12:36
НИУ ВШЭ

В рамках международного проекта при участии Роскосмоса и Европейского космического агентства ученые впервые проанализировали данные, полученные с помощью диффузионной магнитно-резонансной томографии с трактографией головного мозга космонавтов. Исследователи увидели существенные изменения в связях между различными отделами головного мозга, причем некоторые изменения сохранялись даже спустя семь месяцев после возвращения на Землю.

Позавчера, 14:41
Ольга Иванова

Исследование ученых из Германии и США показало, что принятие определенных поз помогает справиться с чувством неуверенности.

Вчера, 21:09
Дарья Губина

Компьютерная модель древней вулканической активности спутника показала, как выброшенная вода тысячелетиями оседала инеем на поверхность, формируя многометровые слои льда под полюсами.

14 мая
Василий Парфенов

Космическую компанию Илона Маска в шутку иногда называют пиротехнической — так часто ее изделия взрываются во время испытаний. Пара свежих инцидентов на тестовом полигоне в городе Макгрегор лишь подтверждают эту славу. Не успели фанаты космонавтики наладить онлайн-трансляцию из этой локации, как запечатлели сразу два взрыва подряд с промежутком всего в десятки часов.

12 мая
Мария Азарова

Авторы нового исследования проверяли, насколько выполнение второстепенного задания влияет на аргументы, которые выдвигали люди, говорящие правду или неправду.

13 мая
Алиса Гаджиева

Один из самых археологически изученных ландшафтов в мире до сих преподносит сюрпризы.

21 апреля
Александр Березин

Местные чиновники пытаются переложить ответственность за случившееся на резкое уменьшение турпотока из-за коронавируса, но цифры показывают, что ключевая проблема совсем в другом. В 2019 году на выборах в этой стране победил президент — сторонник модных зеленых идей. Вскоре там запретили продажу минеральных удобрений и двинулись к «устойчивому сельскому хозяйству». Как именно популярные «органические» идеи повлияли на еще не так давно быстро растущую местную экономику? И почему уроки шри-ланкийской трагедии могут пригодиться даже Западу и России?

26 апреля
Василий Парфенов

Крупнейшие патентные ведомства мира десятилетиями или веками принципиально игнорируют любые конструкции, нарушающие начала термодинамики. С точки зрения здравого смысла это хорошо, но конспирологи и гении-самоучки считают иначе. По их мнению, такая политика стала результатом заговора (подставьте сюда любое вымышленное или не очень секретное общество либо лобби). Что ж, похоже, Роспатент встал на их сторону.

27 апреля
Александра Медведева

С помощью GPS-трекинга ученые проследили за перемещениями целой популяции домашних кошек в небольшом норвежском городке. Оказалось, питомцы редко уходят от дома далее 50 метров и почти не совершают длительных прогулок.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
Аккаунт заблокирован!

Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.

Понятно
Что-то пошло не так!

Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: