후페로브스카이트

Post-perovskite

ppv(post-perovskite, pPv)는 규산 마그네슘(MgSiO3)의 고압상이다. 지구의 암석 맨틀(MgO와 SiO2)의 주요 산화 성분으로 구성되어 있으며, 안정성에 대한 압력과 온도는 지구 맨틀의 가장 낮은 수백 km 부분에서 발생할 가능성이 있음을 암시한다.

페로브스카이트 후 단계는 D′′ 층에 영향을 미치며, 이는 판구조학을 담당하는 맨틀의 대류 혼합에 영향을 미친다.[1]

포스트 페로브스카이트는 합성고형 화합물 카이로와3 같은 결정 구조를 가지고 있으며 문헌상 흔히 "MgSiO의3 카이로형3 위상"이라고 언급된다. 포스트 페로브스카이트의 결정체계는 직교합체, 우주군은 Ccm이며, 구조는 b축을 따라 쌓인 SiO-옥타헤드랄6 시트다. "post-perovskite"라는 이름은 페로브스카이트 구조를 가진 지구 맨틀의 대부분에 걸쳐 MgSiO의3 안정 단계인 규산염 페로브스카이트에서 유래되었다. 접두사 "post-"는 압력이 증가함에 따라(역사적으로 고압 광물리학의 진행에 따라) 페로브스카이트 구조 MgSiO3 이후 발생한다는 사실을 가리킨다. 지구 표면에서 가장 가까운 상부 맨틀 압력에서 MgSiO는3 지각의 화성암과 변성암에서 발견되는 광물을 형성하는 피록신암인 규산염 광물 엔스타이트로서 지속된다.

역사

MgSiO3 단계의 CaIrO3-type 단계는 2004년에 도쿄 공업 대학에서 단체와 독립적으로 있는 스위스 연방 공과 대학(취리히 연방 공과 대학교)과 일본 기관 Marine-Earth 과학 기술에서 qua의 조합 연구원들에 의해laser-heated 다이아몬드 앤빌. 세포(LHDAC)기술을 이용하여 발견되었다.nt엄-기계 시뮬레이션 및 LHDAC 실험. TIT 그룹의 논문은 사이언스지에 실렸다.[2] ETH/JAM-EST 협력 논문과 TIT 그룹의 두 번째 논문은 두 달 후 네이처지에 실렸다.[3][4] 이 동시 발견은 S가 선행했다. FeO에서23 오노의 실험적인 유사한 위상 발견, 정확히 동일한 구조를 소유하고 있다.

지구 맨틀의 중요성

페로브스카이트 후 단계는 2,500K에서 120 GPA 이상에서 안정적이며 온도에 따라 변환 압력이 증가할 수 있는 양의 클라피론 기울기를 나타낸다. 이러한 조건은 약 2600 km의 깊이에 해당하며 D" 지진 불연속성은 유사한 깊이에서 발생하기 때문에 페로브스카이트와 페로브스카이트 이후의 위상 변화는 이 지역에서 그러한 지진 불연속성의 기원으로 간주된다. 또한 후 페로브스카이트는 이 변형에 기인하는 지진 불연속성이 충분히 파악된 후 D" 층의 온도 변화에 관한 직접적인 정보로의 변환의 온도와 압력에 관한 실험적으로 결정된 정보를 매핑할 가능성이 크다. 예를 들어, 그러한 정보는 다음을 위해 사용될 수 있다.

1) 지구핵에서 나오는 열의 양을 더 잘 조절한다.
2) 대양 암석권의 하위 유도 슬래브(subducted slabs)가 맨틀의 밑부분에 도달하는지 여부를 결정한다.
3) 하부 맨틀의 화학적 이질성의 정도를 묘사하는 데 도움이 된다.
4) 가장 낮은 맨틀의 대류 불안정성에 불안정하여 암석의 뜨거운 열 플럼이 상승하여 지구 표면의 화산 핫 스폿 트랙을 추적할 수 있는지 여부를 확인한다.

이런 이유에서 MgSiO3-post-perovskite 위상 전이의 발견 많은 geophysicists, 깊이가 지구 과학에서 수 십년 내에 가장 중요한 발견, 오직 가능한 일 전 세계 광물 물리학 과학자들의 합치된 노력으로 그들은 LHDAC 지수 함수의 범위와 질을 높이기 위해 노력했다에 의해 만들어졌다.e연대와 ab initio 계산이 예측력을 얻었다.

물리적 성질

포스트 페로브스카이트의 시트 구조는 b 축의 압축성을 a 또는 c 축의 압축성보다 높게 한다. 이 음이소트로피는 (010) 평면에 평행한 평판 결정 습관의 형태론을 산출할 수 있다. D" 영역에서 관찰된 내진 음이소트로피는 이 특성으로 정성적으로(그러나 정량적으로 설명되지는 않음) 설명될 수 있다. 이론은 특히 유리한 적층 결함과 관련된 (110) 슬립을 예측하고 이후의 실험에 의해 확인하였다. 일부 이론가들은 실험적인 확인을 기다리는 다른 슬립 시스템을 예측했다. 2005년과 2006년에 오노와 오가노프는 포스트 페로브스카이트가 높은 전기 전도성을 가져야 한다고 예측하는 두 개의 논문을 발표했는데, 아마도 페로브스카이트의 전도성보다 두 개의 크기가 더 높을 것이다. 2008년 히로세 그룹은 이 예측을 확인하는 실험 보고서를 발표했다. 고도로 전도성 포스트 페로브스카이트 층은 하루의 길이의 관찰된 퇴폐적 변화에 대한 설명을 제공한다.[citation needed]

화학적 특성

페로브스카이트 이후의 위상 전환을 위해 더 잘 특성화되어야 하는 또 다른 잠재적으로 중요한 영향은 지구의 가장 낮은 맨틀에 어느 정도 존재하는 것으로 알려진 다른 화학 성분의 영향이다. 위상 전이 압력(이 시스템에서는 2상 루프로 특징지어짐)은 FeO 함량이 증가함에 따라 처음에는 감소하는 것으로 생각되었지만, 최근의 일부 실험에서는 그 반대의 경우를 시사하고 있다.[citation needed] 그러나 후페로브스카이트의 철분 대부분이 삼발성(철분)일 가능성이 높기 때문에 FeO의23 효과는 더욱 관련이 있을 가능성이 있다. AlO23 또는 더 산화된 FeO와23 같은 구성 요소도 위상 전환 압력에 영향을 미치며, 서로 강한 상호작용을 가질 수 있다. 지구의 가장 낮은 맨틀에 존재하는 가변 화학물질이 후 페로브스카이트 위상 전환에 미치는 영향은 D" 층에서 가능한 외관(관련 불연속부와 함께)의 열 및 화학적 변조에 대한 문제를 제기한다.[citation needed]

요약

페로브스카이트/페로브스카이트 후 위상 전환에 대한 실험적이고 이론적인 연구는 계속되지만, 이 위상 전환의 많은 중요한 특징들은 여전히 불안정하다. 예를 들어 온도 상승에 따른 위상 전이 압력 증가를 기술하는 클라피론 경사(클라피우스-클라피론 관계에 의해 특징지어짐)는 지구 맨틀의 다른 고체 위상 전환에 비해 상대적으로 높은 것으로 알려져 있으나, 실험적으로 결정된 값은 약 5M에서 차이가 난다.Pa/K에서 최대 13 MPa/K까지. Ab initio 계산은 7.5 MPa/K와 9.6 MPa/K 사이의 더 엄격한 범위를 제공하며, 아마도 현재 이용 가능한 가장 신뢰할 수 있는 추정치일 것이다. 실험 추정치 간의 차이는 주로 다이아몬드 앤빌 셀 실험에서 압력 표준으로 다른 재료가 사용되었기 때문에 발생한다. 압력 표준에 대한 양호한 특성화된 상태 방정식은 (실험 샘플 재료와 혼합된) 압력 표준의 높은 에너지 싱크로트론 생성 X선 회절 패턴과 결합하면 실험의 압력 온도 조건에 대한 정보를 산출한다. 그러나, 이러한 극한 압력과 온도가 실험에서 충분히 탐구되지 않았기 때문에, 많은 대중적인 압력 표준에 대한 상태 방정식은 아직 잘 특성화되지 않았으며 종종 다른 결과를 산출한다. LHDAC 실험에서 또 다른 불확실성의 원천은 압력 표준의 상태 방정식에서 압력을 얻는 데 필요한 표본의 열 방사선의 온도 측정이다. 그러한 고압(1백만 대기 이상)에서의 레이저 가열 실험에서 표본은 반드시 작으며 온도 추정치를 얻기 위해서는 수많은 근사치(예: 회색 몸체)가 필요하다.[citation needed]

참고 항목

참조

  1. ^ WR Peltier (2007). "Mantle dynamics and the D-doubleprime layer implications of the post-perovskite phase". In Kei Hirose; John Brodholt; Thome Lay; David Yuen (eds.). Post-Perovskite: The Last Mantle Phase Transition (PDF). American Geophysical Union. pp. 217–227. ISBN 978-0-87590-439-9.
  2. ^ Murakami, M.; Hirose, K; Kawamura, K; Sata, N; Ohishi, Y (2004). "Post-Perovskite Phase Transition in MgSiO3". Science. 304 (5672): 855–8. Bibcode:2004Sci...304..855M. doi:10.1126/science.1095932. PMID 15073323. S2CID 8616328.
  3. ^ Oganov, Artem R.; Ono, Shigeaki (2004). "Theoretical and experimental evidence for a post-perovskite phase of MgSiO3 in Earth's D" layer". Nature. 430 (6998): 445–8. arXiv:0911.3184. Bibcode:2004Natur.430..445O. doi:10.1038/nature02701. PMID 15269766. S2CID 4418049.
  4. ^ Iitaka, T.; Hirose, K.; Kawamura, K.; Murakami, M. (2004). "The elasticity of the MgSiO3 post-perovskite phase in the Earth's lowermost mantle" (PDF). Nature. 430 (6998): 442–5. Bibcode:2004Natur.430..442I. doi:10.1038/nature02702. PMID 15269765. S2CID 4319162.
  5. ^ Tsuchiya, Taku; Tsuchiya, Jun; Umemoto, Koichiro; Wentzcovitch, Renata M. (2004). "Phase transition in MgSiO3 perovskite in the earth's lower mantle". Earth and Planetary Science Letters. 224 (3–4): 241. Bibcode:2004E&PSL.224..241T. doi:10.1016/j.epsl.2004.05.017.

외부 링크