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Evolução mineral

A evolução mineral é uma hipótese recente que provém do contexto histórico de mineralogia. É postulado que a mineralogia nos planetas e nas luas começaram a crescer complexamente como resultado de mudanças no ambiente físico, químico e biológico. No sistema solar o número de espécies minerais tem crescido por pelo menos 5400 anos como resultado de três processos: separação e concentração dos elementos, aumento da faixa de temperatura e pressão juntamente com a ação da volatilidade e novos caminhos químicos providos de organismos vivos.

Minerais na Terra formados depois da fotossíntese em uma cianobactéria começou adicionando oxigênio na atmosfera

Na Terra, existem três eras da evolução mineral. O nascimento do sol e formação dos asteroides e planetas cresceu o número de minerais para cerca de 250. A repetição do trabalho da crosta terrestre e do manto através do processo de fusão parcial e placas tectônicas cresceram em um total de 1500. Os minerais remanescentes, mais de três terços do total, foram e resultado de mudanças químicas mediadas por organismos vivos, com o largo crescimento ocorrendo depois do grande evendo de oxigenação.

Uso do termo "evolução"

Em 2008, foi introduzido o termo "evolução mineral", Robert Hazen e co-autores reconheceram que a aplicação da palavra "evolução" para os minerais era provavelmente controversa, apesar de ter precedentes no livro publicado em 1928 A evolução das rochas ígneas de Norman L. Bowen. Eles usaram esse termo no sentido de uma mudança irreversível em uma sequência de eventos levando cada vez mais à complexidade e diversidade de minerais.. Diferente da evolução biológica, essa não envolve mutuação, competição ou passando informações progênitas. Hazen explorou algumas outras analogias, incluindo a ideia da extinção. Alguns processos de formações minerais não aconteceram demoradamente, como aqueles que não produziram certos minerais instáveis na Terra em estado oxidado. Também, o efeito estufa em Vênus pode levar à perda permanente de alguns minerais. No entanto, a extinção dos minerais não são irreversíveis; muitos minerais podem emergir novamente em condições ambientais favoráveis e se restabelecer.

Minerais pré-solares

Em um universo próximo, não existiam minerais pois haviam apenas hidrogênio, hélio e traços de lítio. A formação mineral foi possível depois de elementos pesados, incluindo carbono, oxigênio, silício e nitrogênio, serem sintetizados nas estrelas. Na expansão atmosférica dos Red giant e a ejeção da supernova, minerais microscópicos foram formados em temperaturas em torno de 1500 ºC.

Grãos pré-solares do Murchison meteorite

A evidência desses materiais podem ser encontradas em grãos interestelares incorporados em meteorito primitivos chamados condrito, que são essencialmente rochas sedimentares cósmicas. O número conhecido de espécies é de aproximadamente uma dúzia, apesar de mais materiais terem sidos identificados mas não classificados como minerais. Porque possui uma temperatura de cristalização por volta de 4400 ºC, diamante foi provavelmente o primeiro mineral a ser formado. Esse seguido pelo grafite, óxidos (rutilo, corídon,espinélio, hibonita) carbetos, nitretos(silício) e silicatos. Esses minerais semearam as nuvens moleculares das quais o sistema solar foi formado.

Processos

Depois da formação do sistema solar, a evolução mineral foi guiada por três mecanismos primários: a separação e concentração dos elementos; grandes gamas de temperatura e pressão combinadas com ações químicas de volatilidade; novos caminhos de reações acompanhados de organismos vivos

Separação e concentração

Visualização das camadas dos planetas

O alto nível na classificação mineral é baseado na composição química.No entanto, os elementos são separados em diversos grupos de minerais, como o Boro nos boratos e o fósforo nos fosfatos, onde primeiramente é apresentada as concentrações em partes por milhão ou menos. Eles não tem chance ou poucas chances de se juntarem para formar minerais a menos que haja influência externa concentrada neles. Processos de separação e concentração incluem diferenciação planetária;cristalização fracionada;outgassing e fusão parcial.

Variáveis intensivas e volatilidade

A permissão da combinação dos elementos em minerais são determinadas termodinamicamente; para um elemento ser adicionado a um cristal, é preciso reduzir a energia. Em temperaturas altas, muitos elementos são intercambiáveis em minerais como a olivina.

Cristais formados por água evaporada no lago Lucero, Novo México

Enquanto o planeta esfria, os minerais ficam expostos à variáveis intensivas como temperatura e pressão, permitindo a formação de novas fases e combinações mais especializadas em elementos como minerais de argila e zeólitas. Novos minerais são formados quando compostos voláteis como a água, dióxido de carbono e oxigênio reage com eles. Ambientes como calotas de gelo, lagos congelados e rochas metamórficas tem porções distintas de minerais

Influência biológica

A vida é feita de mudanças dramáticas no meio ambiente. A mais dramática foi o Grande Evento de Oxigenação há 2.4 bilhões de anos quando os organismos fotossintetizantes inundaram a atmosfera com oxigênio. organismos vivos também catalizaram reações, criaram minerais como a aragonita que não estão em equilíbrio com o seu redor.

Cronologia

Antes da formação do sistema solar, existiam em torno de 12 minerais. A estimativa é que o numero de minerais tenha mudado e crescido rapidamente. Na cronologia da Terra, Haren et al. (2008) separou as mudanças em três níveis: acreção planetária, retrabalho da crosta e manto terrestre e influências biológicas.

Acreção planetária

Na primeira era, o sol apareceu esquentando o redor e as nuvens moleculares. 60 novos minerais foram produzidos e preservados. A acreção do pó nos asteroides e planetas, aquecimento e reações com água elevou o número para 250.

Retrabalho da crosta e manto terrestre

A segunda era histórica da evolução dos minerais começou com o massivo impacto que formou a lua. Isso derreteu a maior parte do manto. A mineralogia primitiva foi determinada pela cristalização das rochas ígneas e mais bombardeios. Essa fase foi substituída pela extensiva reciclagem da crosta e manto, então no final dessa era foram formados por volta de 1500 minerais. No entanto, algumas das rochas sobreviveram portanto o momento de muitos eventos permanece incerto.

A biologia mediou a mineralogia

O processo inorgânico descreveu na seção prévia que foram produzidas 1500 espécies de minerais. Os restantes mais de dois terços dos minerais da Terra são o resultado da transformação da Terra por organismos vivos. A maior contribuição foi do enorme crescimento do oxigênio na atmosfera, começando com o Grande Evento de Oxigenação. Organismos vivos começaram a produzir esqueletose outras formas de biomineralização. Minerais como a calcita e óxidos podem ser considerados bioassinaturas, ao longo com gemas como malaquita, turquesa e azurita