Ringwoodite - Ringwoodite
| Ringwoodite | |
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 Cristal (~ 150 micrômetros de diâmetro) de ringwoodite azul de composição Fo90 sintetizado a 20 GPa e 1200 ° C.
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| Em geral | |
| Categoria |
Nesosilicates grupo Espinela |
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Fórmula (unidade de repetição) |
Silicato de magnésio (Mg 2 SiO 4 ) |
| Classificação de Strunz | 9.AC.15 |
| Sistema de cristal | Cúbico |
| Classe de cristal | Hexoctahedral (m 3 m) símbolo HM : (4 / m 3 2 / m) |
| Grupo espacial | Fd 3 m |
| Célula unitária | a = 8,113 Å; Z = 8 |
| Identificação | |
| Cor | Azul profundo, também vermelho, violeta ou incolor (Mg 2 SiO 4 puro ) |
| Hábito de cristal | Agregados microcristalinos |
| Diafaneidade | Semitransparente |
| Gravidade Específica | 3,90 (Mg 2 SiO 4 ); 4,13 ((Mg 0,91 , Fe 0,09 ) 2 SiO 4 ); 4,85 (Fe 2 SiO 4 ) |
| Propriedades ópticas | Isotrópico |
| Índice de refração | n = 1,8 |
| Birrefringência | Nenhum |
| Pleocroísmo | Nenhum |
| Referências | |
Ringwoodite é uma fase de alta pressão de Mg 2 SiO 4 (silicato de magnésio) formado em altas temperaturas e pressões do manto terrestre entre 525 e 660 km (326 e 410 mi) de profundidade. Também pode conter ferro e hidrogênio. É polimorfo com a fase de olivina forsterita (um silicato de ferro e magnésio ).
A ringwoodita é notável por ser capaz de conter íons hidróxido (átomos de oxigênio e hidrogênio unidos) em sua estrutura. Nesse caso, dois íons hidróxido geralmente ocupam o lugar de um íon de magnésio e dois íons de óxido.
Combinado com evidências de sua ocorrência nas profundezas do manto da Terra, isso sugere que há de uma a três vezes o equivalente do oceano mundial de água na zona de transição do manto de 410 a 660 km de profundidade.
Este mineral foi identificado pela primeira vez no meteorito Tenham em 1969 e está presente em grandes quantidades no manto da Terra.
Ringwoodita foi nomeada em homenagem ao cientista australiano Ted Ringwood (1930–1993), que estudou as transições de fase polimórficas nos minerais do manto comum olivina e piroxênio em pressões equivalentes a profundidades de até 600 km.
Olivina , wadsleyita e ringwoodita são polimorfos encontrados no manto superior da Terra. Em profundidades superiores a cerca de 660 quilômetros (410 mi), outros minerais, incluindo alguns com a estrutura de perovskita , são estáveis. As propriedades desses minerais determinam muitas das propriedades do manto.
Características
A ringwoodita é polimorfa com forsterita, Mg 2 SiO 4 , e possui uma estrutura espinélica . Os minerais do grupo espinélio cristalizam no sistema isométrico com um hábito octaédrico. A olivina é mais abundante no manto superior, acima de cerca de 410 km (250 mi); acredita-se que os polimorfos de olivina wadsleyita e ringwoodita dominem a zona de transição do manto, uma zona presente de cerca de 410 a 660 km de profundidade.
A ringwoodita é considerada a fase mineral mais abundante na parte inferior da zona de transição da Terra. As propriedades físicas e químicas deste mineral determinam parcialmente as propriedades do manto nessas profundidades. A faixa de pressão para estabilidade da ringwoodita está na faixa aproximada de 18 a 23 GPa.
A ringwoodita natural foi encontrada em muitos meteoritos condríticos chocados , nos quais a ringwoodita ocorre como agregados policristalinos de granulação fina .
Ringwoodite natural geralmente contém muito mais Mg do que Fe, mas pode formar uma série de soluções sólidas sem intervalos desde o membro final de Mg puro até o membro final de Fe puro. Este último foi descoberto em uma amostra natural apenas recentemente e foi denominado ahrensita , em homenagem ao físico mineral americano Thomas J. Ahrens (1936-2010).
Ocorrências geológicas
Em meteoritos, a ringwoodite ocorre nas veias do material derretido por choque temperado, cortando a matriz e substituindo a olivina provavelmente produzida durante o metamorfismo de choque .
No interior da Terra, a olivina ocorre no manto superior em profundidades menores que cerca de 410 km, e a ringwoodita está presente na zona de transição de cerca de 520 a 660 km de profundidade. Descontinuidades da atividade sísmica em cerca de 410 km, 520 km e em 660 km de profundidade foram atribuídas a mudanças de fase envolvendo a olivina e seus polimorfos .
A descontinuidade de profundidade de 520 km é geralmente considerada causada pela transição do polimorfo de olivina wadsleyita (fase beta) para ringwoodita (fase gama), enquanto a descontinuidade de profundidade de 660 km pela transformação de fase de ringwoodita (fase gama ) a uma perovskita de silicato mais magnesiowüstita .
Infere-se que a ringwoodita na metade inferior da zona de transição desempenha um papel central na dinâmica do manto, e as propriedades plásticas da ringwoodita são consideradas críticas na determinação do fluxo de material nesta parte do manto. A capacidade da ringwoodita de incorporar hidróxido é importante por causa de seu efeito na reologia .
A ringwoodita foi sintetizada em condições apropriadas para a zona de transição, contendo até 2,6 por cento em peso de água.
Como a zona de transição entre o manto superior e inferior da Terra ajuda a governar a escala de transporte de massa e calor por toda a Terra, a presença de água nesta região, seja global ou localizada, pode ter um efeito significativo na reologia do manto e, portanto, na circulação do manto. Em zonas de subducção, o campo de estabilidade de ringwoodita hospeda altos níveis de sismicidade.
Um diamante "ultradeep" (aquele que subiu de grande profundidade) encontrado em Juína, no oeste do Brasil, continha uma inclusão de ringwoodita - na época a única amostra conhecida de origem terrestre natural - fornecendo, assim, evidências de quantidades significativas de água como hidróxido em o manto da Terra. A gema, com cerca de 5 mm de comprimento, foi levantada por uma erupção de diatreme . A inclusão de ringwoodita é muito pequena para ser vista a olho nu. Um segundo diamante foi encontrado mais tarde.
O reservatório do manto contém cerca de três vezes mais água, na forma de hidróxido contido na estrutura cristalina wadsleyita e ringwoodita, do que os oceanos da Terra juntos.
Sintético
Para experimentos, ringwoodita hidratada foi sintetizada pela mistura de pós de forsterita ( Mg
2SiO
4), brucite ( Mg (OH)
2), e sílica ( SiO
2) de modo a dar a desejada composição elementar final. Colocando isso abaixo de 20 gigapascais de pressão a 1.523 K (1.250 ° C; 2.282 ° F) por três ou quatro horas, isso se transforma em ringwoodita, que pode então ser resfriada e despressurizada.
Estrutura de cristal
A ringwoodita possui a estrutura espinélica , no sistema cristalino isométrico com grupo espacial Fd 3 m (ou F 4 3 m ). Em uma escala atômica, o magnésio e o silício estão em coordenação octaédrica e tetraédrica com o oxigênio, respectivamente. As ligações Si-O e Mg-O são iônicas e covalentes. O parâmetro da célula unitária cúbica é 8,063 Å para Mg 2 SiO 4 puro e 8,234 Å para Fe 2 SiO 4 puro .
Composição química
As composições de ringwoodita variam de Mg 2 SiO 4 puro a Fe 2 SiO 4 em experimentos de síntese. Ringwoodite pode incorporar até 2,6 por cento, em peso, H 2 O.
Propriedades físicas
As propriedades físicas da ringwoodite são afetadas pela pressão e temperatura. Nas condições de pressão e temperatura da Zona de Transição do Manto, o valor de densidade calculado da ringwoodita é 3,90 g / cm 3 para Mg 2 SiO 4 puro ; 4,13 g / cm 3 para (Mg 0,91 , Fe 0,09 ) 2 SiO 4 de manto pirolítico; e 4,85 g / cm 3 para o Fe 2 SiO 4 . É um mineral isotrópico com índice de refração n = 1,768.
A cor da ringwoodita varia entre os meteoritos, entre diferentes agregados portadores de ringwoodita e até mesmo em um único agregado. Os agregados de ringwoodite podem apresentar todas as tonalidades de azul, roxo, cinza e verde, ou não ter nenhuma cor.
Um olhar mais atento sobre os agregados coloridos mostra que a cor não é homogênea, mas parece se originar de algo com tamanho semelhante ao dos cristalitos ringwoodita. Em amostras sintéticas, a ringwoodita de Mg puro é incolor, enquanto as amostras contendo mais de um por cento molar de Fe 2 SiO 4 são de cor azul profundo. Acredita-se que a cor seja devida à transferência de carga Fe 2+ –Fe 3+ .