Symmetry and structural complexity of minerals of the earth deep geospheres (pyrolite model)

封面

如何引用文章

全文:

开放存取 开放存取
受限制的访问 ##reader.subscriptionAccessGranted##
受限制的访问 订阅存取

详细

Using the Dolivo-Dobrovol’sky index and information-based parameters on the basis of new experimental data, the problem of symmetry and structural complexity of the mineral matter of the deep geospheres is considered in the framework of the pyrolite model of the Earth’s mantle. It is shown that, in contrast to the previously made conclusions about the increase of the symmetry of minerals with depth, the behavior of the quantitative parameters of symmetry and structural complexity is nonlinear. The symmetry increases (and the structural complexity decreases) to the boundary of the decomposition of ringwoodite into bridgmanite and magnesiowustite (660 km), after which there is a decrease of the Dolivo-Dobrovol’sky index to 18.40 and an increase of the atomic parameter of structural complexity to 2.786 bit/atom. This behavior is due to the uneven and opposite effect of temperature and pressure on the symmetry and complexity of the crystalline substance, which is caused by the nonlinear nature of the averaged geotherm of the Earth's crust and mantle. Information parameters of structural complexity are a more sensitive indicator of symmetry than the Dolivo-Dobrovol’sky index, which is due to the former taking into account the features of the crystal structure of specific minerals.

全文:

受限制的访问

作者简介

S. Krivovichev

Federal Research Center “Kola Science Center of the Russian Academy of Sciences”; St. Petersburg State University

编辑信件的主要联系方式.
Email: s.krivovichev@ksc.ru

Academician of the RAS

俄罗斯联邦, Apatity; St. Petersburg

参考

  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.

补充文件

附件文件
动作
1. JATS XML
下载
2. Fig. 1. Diagram of the structure of the Earth's deep geospheres up to the mantle-core boundary (according to [11, 12]). The decoding of the symbols of the mineral phases is given in the table

下载 (83KB)
索引源数据
3. Fig. 2. Dependence of the Dolivo-Dobrovolsky index σ (a) and the information parameter (b) on the depth

下载 (78KB)
索引源数据
4. Fig. 3. Averaged geotherms of the Earth for the models of full (a) and layered (b) mantle convection (according to data from [19] with modifications)

下载 (57KB)
索引源数据

版权所有 © Russian Academy of Sciences, 2025

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».