Ringwoodit
Ringwoodit är en högtrycksfas av Mg2SiO4 som bildas vid höga temperaturer och tryck i jordens mantel på mellan 525 och 660 km djup. Det är polymorft av olivinfasen forsterit, ett magnesiumjärnsilikat. Ringwoodit kan innehålla hydroxidjoner i sin struktur.[1]
| Ringwoodit | |
 Kristall (~ 150 mikrometer tvärsöver) av Fo90-komposition, blå ringwoodit syntetiserad vid 20 GPa och 1200 ° C. | |
| Kategori | Nesosilikater, spinellgruppen |
|---|---|
| Dana klassificering | 51.3.3.1 |
| Strunz klassificering | 9.AC.15 |
| Kemisk formel | Mg2SiO4 |
| Färg | Djupblå, röd, violett eller färglös |
| Förekomstsätt | Mikrokristallina aggregat |
| Kristallstruktur | Kubiskt |
| Refraktion | Isotrop |
| Ljusbrytning | ŋ=1,8 |
| Dubbelbrytning | Ingen |
| Pleokroism | Ingen |
| Transparens | Halvtransparent |
| Specifik vikt | 3,564 (Fo100), 3,691 (Fo90), 4,845 (Fa100) |
Ringwoodit har påvisats djupt ner i jordmanteln och beräkningar tyder på att det kan finnas motsvarande en till tre gånger världshavens volym av vatten i mantelns övergångszon vid 410 till 660 km djup.[2] [3]
Ringwoodit identifierades första gången i Tenhammeteoriten 1969,[4] då man också drog slutsatsen att mineralet kan förekomma i stor mängd i jordens mantel. Mineralet namngavs efter den australiensiska geologen Alfred Ringwood (1930-1993), som studerat polymorfa fasövergångar i mantelmineralen olivin och pyroxen vid tryck motsvarande djup så stora som ca 600 km.
Egenskaper redigera
Kristallstruktur redigera
Ringwoodit kristalliserar i isometriska kristallsystem med rymdgruppen Fd m. På atomnivå är kisel och magnesium i oktaedrisk och tetraedrisk koordination med syre, som Si-O- respektive Mg-O-bindning som är både jonisk och kovalent. Den kubiska enhetscellparametern är 8,063 Ångström för ren Mg2SiO4 och 8,234 Ångström för ren Fe2SiO4.[5]
Kemisk sammansättning redigera
Sammansättningen av ringwoodit kan variera från ren Mg2SiO4 till Fe2SiO4 vid syntesexperiment. Ringwoodit kan innehålla upp till 2,6 viktprocent vatten.[1]
Fysikaliska egenskaper redigera
De fysikaliska egenskaperna hos ringwoodit påverkas av tryck och temperatur. Den beräknade densiteten hos ringwoodit är 3,564 g/cm3 för ren Mg2SiO4, 3,691 för Fo90-sammansättning som är typisk för jordmanteln och 4,845 för Fe2SiO4. Ringwoodit är isotropiskt och har ett brytningsindex av ŋ=1,768.
Färgen på ringwoodit varierar mellan meteoriter, mellan olika ringwooditbärande aggregat och även i ett och samma aggregat. Ringwooditaggregaten kan uppvisa alla nyanser av blått, lila, grått och grönt, eller ingen färg alls.
En närmare granskning av färgade aggregat visar att färgen inte är homogen, utan verkar härstamma från något med en storlek liknande ringwooditkristalliternas.[6] I syntetiska prover, är ren Mg-ringwoodit färglös, medan prover som innehåller mer än en molprocent Fe2SiO4 är djupt blå till färgen. Färgen tros bero på laddningsöverföring från Fe2+ till Fe3+.[7]
Förekomst redigera
Ringwoodit tros vara den vanligast förekommande mineralfasen i den nedre delen av jordmantelns övergångszon. De fysikaliska och kemiska egenskaperna hos mineralet bestämmer delvis egenskaperna hos manteln vid dessa djup. Tryckområdet för stabilitet av ringwoodit ligger i det ungefärliga området 18-23 GPa.
Bortsett från manteln, har naturlig ringwoodit hittats i många störtade kondritmeteoriter, i vilka ringwoodit förekommer som finkorniga polykristallina aggregat.[8]
Källor redigera
- Den här artikeln är helt eller delvis baserad på material från engelskspråkiga Wikipedia, tidigare version.
Referenser redigera
- ^ [a b] Ye, Y.; Brown, D.A.; Smyth, J. R.; Panero, W.R.; Jacobsen, S.D.; Chang, Y.-Y.; Townsend, J.P.; Thomas, S.M.; Hauri, E.; Dera, P.; Frost, D.J. (2012). "Compressibility and thermal expansion study of hydrous Fo100 ringwoodite with 2.5(3) wt% H2O" (PDF). American Mineralogist. 97: 573–582. doi:10.2138/am.2012.4010
- ^ "Rare Diamond confirms that Earth's mantle holds an ocean's worth of water". Scientific American. March 12, 2014. Hämtad 13 mars 2014.
- ^ Schmandt, Brandon; Jacobsen, Steven D.; Becker, Thorsten W.; Liu, Zhenxian; Dueker, Kenneth G. (13 June 2014). "Dehydration melting at the top of the lower mantle". Science. 344 (6189): 1265–1268. doi:10.1126/science.1253358. Hämtad 13 juni 2014.
- ^ Binns, R A.; Davis, R. J.; Reed, No S. J. B (1969). "Ringwoodite, natural (Mg,Fe)2SiO4 Spinel group in the Tenham meteorite.". Nature. 221: 943–944. doi:10.1038/221943a0.
- ^ Smyth, J.R. and T.C. McCormick (1995). "Crystallographic data for minerals". in (T.J. Ahrens, ed.) Mineral Physics and Crystallography: A Handbook of Physical Constants, AGU Washington DC, 1-17.
- ^ Lingemann C. M. and D. Stöffler 1994. "New Evidence for the Colouration and Formation of Ringwoodite in Severely Shocked Chondrites". Lunar and Planetary Science XXIX, sid. 1308.
- ^ Keppler, H.; Smyth, J.R. (2005). "Optical and near infrared spectra of ringwoodite to 21.5 GPa". American Mineralogist. 90: 1209–1214. doi:10.2138/am.2005.1908.
- ^ Chen. M, El Goresy A., and Gillet P. (2004). "Ringwoodite lamellae in olivine: Clues to olivine–ringwoodite phase transition mechanisms in shocked meteorites and subducting slabs". PNAS.