從地球深處的地幔鑽石中 發現一種從未見過的礦物

沈陽海哥

從地球深處的地幔鑽石中    發現一種從未見過的礦物



矽酸鹽鈣鈦礦（CaSiO3），可以說是下地幔中最重要的地球化學階段，因為它富集了
上地幔中不相容的元素，包括產生熱量的釷和鈾，它們的半衰期比地球的地質歷史還要長。

在此，來自美國 內華達大學（University of Nevada，UNLV）的研究者發現在一顆形成於
地幔深處的鑽石中含有一種我們在自然界中從未見過的礦物質：（CaSiO3） - 鈣鈦礦，
一種經認證的礦物(IMA2020-012a)，科學家以著名地球物理學家 Dave Mao 的名字
將它名為 達維茂石（Davemaoite）。

相關論文以題為「Discovery of davemaoite, CaSiO3-perovskite, as a mineral from the
lower mantle」發表在Science上。

（CaSiO3）的另一種形式被稱為 矽灰石，遍佈全球各地，但毛鈣矽石的晶體結構只有
地幔高壓和高溫條件下才會形成，地幔是地核和地殼之間的主要固體層。

矽酸鈣 (CaSiO3) 有多種天然和合成的晶型。低壓矽灰石是一種常見的變質礦物。

在金剛石中發現了一種中壓型的布雷釔礦。在地球過渡帶(420 ~ 660 km) 和 下地幔
(LM；(660 ~2700 km)，CaSiO3呈鈣鈦礦結構。鈣鈦礦型 CaSiO3 是由 Liu 和 Ringwood
首次合成的，在LM壓力和溫度下，它是玄武岩和橄欖岩體組成的液相，實驗表明
它含有許多上地幔礦物中不相容的元素。

在自然界中尋找（CaSiO3） - 鈣鈦礦的困難，在於其在僅高於20 GPa壓力下的穩定性，
以及低的反轉化成低壓晶型的動力學障礙。這個勢壘比橋錳礦低，儘管橋錳礦的
穩定性僅高於23 GPa，但它在高衝擊隕石中被發現是罕見的現象。

在這裡，研究者報導了（CaSiO3）鈣鈦礦的發現，它是國際礦物學協會 (IMA) 新礦物、
命名和分類委員會 (CNMNC) 認證的一種新礦物。

這種新礦物 [IMA2020-012a] 被命名 為 達維茂石（Davemaoite），以紀念著名地球
物理學家 Dave   (Ho-kwang) Mao  的名字，在深地幔地球物理和岩石學領域的傑出貢獻。

這種類型的物質 —  來自非洲 南部的 波札那共和國（Republic of Botswana）奧拉帕（Orapa）
的一顆鑽石中的內含物 — 被保存在洛杉磯自然歷史博物館 (目錄編號NHMLA 74541，
原加州理工學院礦物收藏品 GRR1507)。

該礦物質以著名華人地球物理學家 毛河光（Ho-Kwang Mao / 79歲）命名 －“達維茂石
（davemaoite）”，它是地球上發現的第一種高壓 矽酸鈣鈦礦（CaSiO3）， （CaSiO3）
的另一種形式被稱為 矽灰石，遍佈全球各地，但 "達維茂石（davemaoite）” 的晶體結構
只有地幔高壓和高溫條件下才會形成，地幔是地核和地殼之間的主要固體層。

毛河光（Ho-Kwang Mao），地球物理学家，美國科學院院士，台灣 中央研究院院士。
目前是美國 卡內基科學研究院（Carnegie Institution for Science ） 地球物理實驗室的負責人。

該研究報告第一作者、美國 內華達大學（University of Nevada，UNLV）礦物學家 奧利弗·喬納
（Oliver Tschauner）說：“達維茂石（davemaoite）的發現令人驚訝！”

馬甸尼

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