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Découverte du minéral de la Terre intérieure, la Davemaoite (CaSiO3-perovskite) à la surface de la Terre

LES SCIENCESSCIENCES DE LA TERREDécouverte du minéral de la Terre intérieure, la Davemaoite (CaSiO3-perovskite) à la surface de la Terre

Le minéral Davemaoite (CaSiO3-perovskite, le troisième minéral le plus abondant dans la couche inférieure du manteau de l'intérieur de la Terre) a été découvert à la surface de la Terre pour la première fois. Il a été retrouvé piégé à l'intérieur d'un diamant. La pérovskite se trouve naturellement UNIQUEMENT dans la couche inférieure du manteau à l'intérieur de la Terre dans des conditions de température et de pression extrêmement élevées. Cette toute première découverte de minéraux terrestres intérieurs dans la nature est importante pour la géologie pour une meilleure compréhension de la dynamique de la Terre profonde.  

La pérovskite est un minéral constitué d'oxyde de calcium-titane (CaTiO3). Tout autre minéral ayant une structure cristalline similaire est appelé pérovskite. Cela fait de la pérovskite une classe de composés qui ont le même type de structure cristalline que CaTiO3 (structure pérovskite).    

Pérovskite au silicate de calcium (CaSiO3-pérovskite ou CaPv) est un minéral important car c'est le troisième minéral le plus abondant1 (7 % en volume) dans la couche inférieure du manteau de Terrel'intérieur et joue un rôle important dans la dynamique thermique de Terrel'intérieur. Pour mettre les choses en perspective, sur les trois couches de la Terre, la couche du manteau, entre le noyau dense surchauffé et la fine couche de croûte externe, représente 84 % du volume total de la Terre, tandis que la couche inférieure du manteau représente à elle seule 55 % du Terre et s'étend de 670 à 2900 km de profondeur. Le tableau ci-dessous donne une vue instantanée de la place de la pérovskite à l'intérieur de la Terre.  

Tableau : Place de la couche riche en pérovskite à l'intérieur de la Terre  

Profondeur (de la surface au noyau)  couche terrestre  


Température 


Composition et état  


0-100 km  Croûte    
100-670 km  Manteau extérieur (manteau supérieur)  200 °C à 900 °C 
presque exclusivement solide, ne pouvant s'écouler que très lentement, constitué de roches, environ 55 % d'olivine et 35 % de pyroxène, et 5 à 10 % d'oxyde de calcium et d'oxyde d'aluminium. 
670 –2900 km  Manteau intérieur  (manteau inférieur) 


1650 °C à 2350 °C 


principalement composé de trois minéraux - bridgmanite, ferropériclase et pérovskite au silicate de calcium (CaSiO3-pérovskite). Les roches du manteau ont une plasticité de sorte qu'elles fluent en réponse à la température et à la pression. La convection du manteau est le phénomène de mouvement ascendant du matériau du manteau transférant la chaleur du noyau vers la surface.   
2900 - 5100 km  Noyau externe  
2204 °C à 4982 °C en métaux liquides 
5100 - 6378 km  Noyau interne  
4,982 ° C 
fait de métaux solides  

Les pérovskites ainsi que d'autres minéraux de la couche du manteau jouent un rôle clé dans la dynamique de la terre profonde impliquant un transfert de chaleur du noyau vers la surface, appelé convection du manteau. Malgré son abondance et son importance, la pérovskite n'a jamais été récupérée de la couche inférieure du manteau, car elle perd sa structure lorsqu'elle est retirée de ses conditions de haute pression.  

Les chercheurs ont maintenant signalé la découverte de la pérovskite de silicate de calcium en tant qu'inclusion de diamant dans un échantillon naturel. Le diamant a été trouvé dans la mine d'Orapa, au Botswana, il y a des décennies et a été acheté par un minéralogiste américain en 1987. L'équipe de chercheurs étudiait le diamant depuis quelques années à la recherche de tout minéral de la Terre profonde piégé.  

L'équipe de recherche dirigée par Oliver Tschauner a utilisé la diffraction des rayons X synchrotron pour étudier la structure interne des taches sombres infiniment petites dans un diamant que l'on pense être de la pérovskite de la couche inférieure du manteau et a pu trouver des preuves définitives de la CaSiO3-pérovskite cubique structurellement préservée. là2.  

D'autres études structurelles et chimiques ont indiqué que le minéral contenait de grandes quantités de potassium piégé, ce qui implique que cette pérovskite pourrait abriter trois des principaux éléments producteurs de chaleur (l'uranium et le thorium étaient auparavant connus) qui influencent la génération de chaleur à l'intérieur de la Terre. Ils ont nommé le minéral "davemaoite" (d'après le géophysicien Ho-kwang "Dave" Mao) qui a été approuvé comme nouveau minéral naturel. Les chercheurs pensent que le minéral pourrait provenir de la couche inférieure du manteau entre 650 et 900 km de profondeur sous la surface de la Terre. 3,4

Étonnamment, CaSiO3 de la pérovskite aurait été découverte dans un diamant de la Terre profonde d'Afrique du Sud en 2018, mais l'équipe de recherche n'avait pas revendiqué la découverte officielle d'un nouveau minéral 5

Cette découverte, en conjonction avec d'autres découvertes de plus de minéraux à l'avenir, devrait enrichir la compréhension de l'évolution du manteau terrestre.  

***

Références:  

  1. Zhang Z., et al 2021. Conductivité thermique de CaSiO3 pérovskite dans les conditions du manteau inférieur. Physical Review B. Volume 104, Issue 18 – 1. Publié le 4 novembre 2021. DOI : https://doi.org/10.1103/PhysRevB.104.184101 
  1. Fei, Y. 2021. Pérovskite récupérée du manteau inférieur, Science. Publié le 11 novembre 2021. Vol 374, numéro 6569 pp. 820-821. Sciences (2021). EST CE QUE JE: https://doi.org/10.1126/science.abm4742 
  1. Tschauner, O. et al. Découverte de davemaoite, CaSiO3-perovskite, comme minéral du manteau inférieur. Science. 11 novembre 2021. Vol 374, numéro 6569 pp. 891-894. EST CE QUE JE: https://doi.org/10.1126/science.abl8568 
  1. Université du Nevada 2021. Actualités - Recherche en bref : le tout premier minéral terrestre intérieur découvert dans la nature. [Publié le 15 novembre 2021. Disponible en ligne sur https://www.unlv.edu/news/release/research-brief-first-ever-interior-earth-mineral-discovered-nature  
  1. Nestola, F., Korolev, N., Kopylova, M. et al. La pérovskite CaSiO3 dans le diamant indique le recyclage de la croûte océanique dans le manteau inférieur. Nature 555, 237-241 (2018). https://doi.org/10.1038/nature25972  

*** 

Umesh Prasad
Umesh Prasad
Rédacteur en chef, Scientific European

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