Симметрия и структурная сложность минералов глубинных геосфер земли (пиролитовая модель)

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

С использованием индекса Доливо-Добровольского и информационных параметров на основании новых экспериментальных данных рассмотрен вопрос о симметрии и структурной сложности минерального вещества глубинных геосфер в рамках пиролитовой модели мантии Земли. Показано, что, в отличии от ранее сделанных выводов о повышении симметрии минералов с глубиной, поведение количественных параметров симметрии и структурной сложности нелинейно. Симметрия повышается (а структурная сложность понижается) до границы распада рингвудита на бриджманит и “магнезиовюстит” (660 км), после чего происходит понижение индекса Доливо-Добровольского до 18.40 и повышение атомного параметра структурной сложности до 2.786 бит/атом. Такое поведение обусловлено неравномерным и противоположным влиянием температуры и давления на симметрию и структурную сложность кристаллического вещества, что вызвано нелинейным характером усреднённой геотермы коры и мантии Земли. Информационные параметры структурной сложности являются более чувствительным индикатором симметрии, чем индекс Доливо-Добровольского, что связано с учётом первыми особенностей кристаллической структуры конкретных минералов.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

С. В. Кривовичев

Федеральный исследовательский центр “Кольский научный центр Российской Академии наук”; Санкт-Петербургский университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: s.krivovichev@ksc.ru

Академик РАН

Россия, Апатиты; Санкт-Петербург

Список литературы

  1. Урусов В. С. Симметрийная статистика минеральных видов и эволюционная диссимметризация минерального вещества // Зап. РМО. 2006. Т. 135. № 6. С. 1–12.
  2. Krivovichev S. V., Krivovichev V. G., Hazen R. M., Aksenov S. M., Avdontceva M. S., Banaru A. M., Gorelova L. A., Ismagilova R. M., Kornyakov I. V., Kuporev I. V., Morrison S. M., Panikorovskii T. L., Starova G. L. Structural and chemical complexity of minerals: an update // Mineral. Mag. 2022. V. 86. P. 183–204.
  3. Krivovichev S. V., Krivovichev V. G., Hazen R. M. Structural and chemical complexity of minerals: correlations and time evolution // Eur. J. Mineral. 2018. V. 30. P. 231–236.
  4. Bermanec M., Vidović N., Ma X., Hazen R. M. The average symmetry index of minerals co-varies with their hydrogen content, rarity, and paragenetic mode // Minerals. 2024. V. 14. P. 387.
  5. Bermanec M., Vidović N., Gavryliv L., Morrison S. M., Hazen R. M. Evolution of symmetry index in minerals // Geosci. Data J. 2024. V. 11. P. 69–85.
  6. Доливо-Добровольский В. В. К кристаллографии земных оболочек // Зап. ВМ О. 1984. Т. 113. № 5. С. 586–590.
  7. Филатов С. К. Симметрийная статистика минеральных видов в различных термодинамических обстановках // Зап. РМ О. 2019. Т. 148. № 3. С. 1–13.
  8. Pushcharovsky D. Yu., Pushcharovsky Yu. M. The mineralogy and the origin of deep geospheres: A review // Earth-Sci. Rev. 2012. V. 113. P. 94–109.
  9. Krivovichev S. V. High-pressure silicates: crystal chemistry and systematics // Зап. РМО. 2021. Т. 150. № 5. С. 1–78.
  10. Ringwood A. E. Composition and Petrology of the Earth’s Mantle. New York: McGraw Hill, 1975.
  11. Stixrude L., Lithgow-Bertelloni C. Mineralogy and elasticity of the oceanic upper mantle: Origin of the low-velocity zone // J. Geophys. Res. 2005. V. 110. P. B03204.
  12. Irifune T., Tsuchiya T. Mineralogy of the Earth – phase transitions and mineralogy of the lower mantle // Treatise on Geophysics. V. 2. Mineral Physics / Ed. by D. Price. Amsterdam: Elsevier, 2007. P. 33–62.
  13. Krivovichev S. V. Topological complexity of crystal structures: quantitative approach // Acta Crystallogr. 2012. V. A68. P. 393–398.
  14. Krivovichev S. V. Structural complexity of minerals: information storage and processing in the mineral world // Miner. Mag. 2013. V. 77. № 3. P. 275–326.
  15. Tschauner O., Ma C., Beckett J. R., Prescher C., Prakapenka V. B., Rossman G. R. Discovery of bridgmanite, the most abundant mineral in Earth, in a shocked meteorite // Science. 2014. V. 346. P. 1100–1102.
  16. Liu L. G. Silicate perovskite from phase transformations of pyrope-garnet at high pressure and temperature // Geophys. Res. Lett. 1974. V. 1. № 6. P. 277–280.
  17. Ismailova L., Bykova E., Bykov M., Cerantola V., McCammon C., Boffa Ballaran T., Bobrov A., Sinmyo R., Dubrovinskaia N., Glazyrin K., Liermann H.-P., Kupenko I., Hanfland M., Prescher C., Prakapenka V., Svitlyk V., Dubrovinsky L. Stability of Fe, Al-bearing bridgmanite in the lower mantle and synthesis of pure Fe-bridgmanite // Science Advances. 2016. V. 2. P. e1600427.
  18. Филатов С. К. Обобщенная концепция повышения симметрии кристаллов с ростом температуры // Кристаллография. 2011. Т. 56. С. 1019–1028.
  19. Turcotte D. L., Schubert G. Geodynamics. Cambridge University Press, 2014.
  20. Winter J. D. Principles of Igneous and Metamorphic Petrology. Essex: Pearson Eduction Limited, 2014.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Диаграмма строения глубинных геосфер Земли до границы “мантия–ядро” (по данным [11, 12]). Расшифровка символов минеральных фаз приведена в таблице

Скачать (83KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Зависимость индекса Доливо-Добровольского σ (а) и информационного параметра (б) от глубины

Скачать (78KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Усредненные геотермы Земли для моделей полной (a) и слоистой (b) мантийной конвекции (по данным [19] с изменениями)

Скачать (57KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2025