A subducção de materiais hídricos impõe grande influência na estrutura, dinâmica e evolução do nosso planeta. No entanto, não está muito claro como as lajes subdutivas interagem quimicamente com o manto intermediário.
Recentemente, uma fase de excesso de oxigênio (Mg, Fe) 2O3 + ? foi descoberta em condições semelhantes ao manto médio da Terra (~ 1000-2000 km) por uma equipe de cientistas do Centro de Pesquisa Avançada em Ciência e Tecnologia de Alta Pressão (HPSTAR). ) e Universidade de Stanford. Essa fase de excesso de oxigênio é totalmente recuperável às condições ambientais para investigação ex-situ usando microscopia eletrônica de transmissão. Ele contém ferro férrico como na hematita (Fe2O3), que é a forma mais oxidada de ferro na superfície da Terra, mas essa nova fase retém mais oxigênio que a hematita por meio de interações entre átomos de oxigênio. A natureza peculiar do oxigênio nesta nova fase pode revisar nossa visão sobre a química redox do manto.
“Empregamos técnicas de laboratório para simular as condições profundas no interior da Terra e descobrimos uma fase de excesso de oxigênio quando assemblagens de minerais hidratados (por exemplo, ferropericlase misturada com brucita) foram expostas ao aquecimento a laser a pressões superiores a 40 milhões de vezes a pressão atmosférica no Superfície da Terra “, disse o Dr. Jin Liu do HPTAR. “A formação desta nova fase fornece fortes evidências de que a água atua como um oxidante forte a alta pressão”.
“Esta fase pode coexistir com o FeO2 contendo hidrogênio na fase pirita em condições de manto profundo, enquanto as duas fases são distintas na química dos cristais”, acrescentou o Dr. Qingyang Hu, da HPSTAR. “Ao contrário da formação da fase do tipo pirita, que geralmente se forma no manto inferior profundo e requer uma grande quantidade de água, essa fase de excesso de oxigênio pode ser formada com uma quantidade moderada de água nas condições do meio do manto. As condições de formação flexíveis tornam é potencialmente uma fase mais difundida a profundidades superiores a 1000 km no manto da Terra, ocupando quase 2/3 do manto”. Além disso, essa fase de excesso de oxigênio pode coexistir com os principais minerais do manto, bridgmanita e ferropericlase, nas condições de menor manto da Terra.
“A presença generalizada da fase de excesso de oxigênio faz com que ela e outros óxidos enriquecidos com oxigênio sejam um assunto importante para toda a gama de estudos futuros de geoquímica e física mineral”, sugeriu o Dr. Ho-kwang Mao, diretor da HPSTAR. “Notavelmente, essa nova fase é extinguível. De fato, a maioria dos compostos sintetizados sob condições de manto mais baixas e extinguíveis de volta às condições ambientais foram descobertos e nomeados como minerais como bridgmanita (Mg, Fe) SiO3 e seifertita SiO2. , isso representa uma oportunidade para pesquisar essa fase de excesso de oxigênio na natureza, como inclusões de diamante ou produtos de choque de meteoritos “.
A estrutura cristalina dessa fase de excesso de oxigênio pode representar um protótipo de estrutura que acomodará outros componentes abundantes na Terra (por exemplo, Al, Ca, Ti e Ni). Ao mesmo tempo, o espaço do canal nessa fase de excesso de oxigênio pode oferecer uma grande flexibilidade não apenas para excesso de oxigênio, mas também para outros voláteis (por exemplo, N, S, F e Cl). Considerando sua versatilidade estrutural, a nova fase pode ser uma importante transportadora volátil no manto profundo ao longo do tempo geológico. Mais importante, juntamente com o excesso de Fe3 + do manto inferior primordial, esses materiais em excesso de oxigênio podem ter oxidado a longo prazo o manto raso e a crosta, o que é fundamental para a evolução e a habitabilidade da vida complexa na superfície da Terra.
Esses resultados sugerem que a fase de excesso de oxigênio pode facilitar os reservatórios de excesso de oxigênio dos restos de placas hidratadas em profundidades superiores a 1000 km. Assim, as crostas oceânicas no meio do manto podem regular profundamente o aumento de oxigênio na atmosfera da Terra e a habitabilidade global, como fluidos pouco reciclados. Essa química intrigante do oxigênio profundo lança luz sobre modelos químicos e dinâmicos de restos de placas, bem como a interação e coevolução do interior e da superfície da Terra.
Publicado em 30/05/2020 21h41
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