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摘要 人類或許要重新認識占地球約一半體積的下地幔。中美科學(xué)家22日在美國《科學(xué)》雜志上說，他們的高溫高壓礦物模擬實驗表明，地球下地幔2000千米至2900千米深處的區(qū)域，主要組成礦物可能...
人類或許要重新認識占地球約一半體積的下地幔。中美科學(xué)家22日在美國《科學(xué)》雜志上說，他們的高溫高壓礦物模擬實驗表明，地球下地幔2000千米至2900千米深處的區(qū)域，主要組成礦物可能不是此前認為的含鐵的硅酸鹽鈣鈦礦。
研究負責人、上海高壓先進科學(xué)研究中心副研究員張莉?qū)π氯A社記者說，之前人們一直認為含鐵的硅酸鹽鈣鈦礦在下地幔深部的溫度壓力下穩(wěn)定存在，但研究人員發(fā)現(xiàn)它不穩(wěn)定，而且會分解為不含鐵的鈣鈦礦以及一種富含鐵、具有六方結(jié)構(gòu)的新礦物。
下地幔位于地核上方，跨越從670千米深度的過渡帶底部到2900千米深度的核幔邊界。地球內(nèi)部高溫高壓，而且溫度和壓力會隨著深度的增加而增加，下地幔也因此具有超高的溫度與壓力。比如，670千米深處的壓力為24萬個大氣壓，溫度為1600開爾文（開爾文溫度＝攝氏溫度＋273.15），而到了地幔和地核交界處，壓力和溫度分別升高至135萬個大氣壓和2450開爾文。
張莉及其研究小組應(yīng)用金剛石壓砧高壓技術(shù)結(jié)合激光加溫，在實驗室條件下模擬下地幔的高溫高壓，壓縮被認為組成了下地幔的礦物質(zhì)樣本，然后利用同步輻射Ｘ光，探測樣本隨溫度壓力條件變化而發(fā)生的性質(zhì)變化。
研究表明，在95萬至101萬個大氣壓的壓力和2200至2400開爾文的溫度條件下，鈣鈦礦里的鐵逐漸失去，同時有富含鐵的新礦物形成，這一新礦物具有六方結(jié)構(gòu)，被稱為Ｈ相。“這一結(jié)果出乎人們的預(yù)想，”張莉說。
研究人員表示，新礦物及其他氧化物攜帶了地幔底部三分之一區(qū)域的大部分鐵，不過新礦物的細節(jié)以及與地表其他礦物的關(guān)系仍有待進一步研究證實。
張莉說，“這一發(fā)現(xiàn)改變了我們對下地幔深攙物組成的已有認識，確定了新的主要礦物的存在”，“對于下地幔2000千米以下，所有的現(xiàn)有地球動力學(xué)模型要根據(jù)新建立的礦物模型進行修正”。
上海高壓先進科學(xué)研究中心于2012年9月開始籌建，是中國“千人計劃”框架下，引進美國科學(xué)院院士毛河光與其創(chuàng)新團隊項默以壓縮科學(xué)研究為牽引的多學(xué)科基礎(chǔ)研究機構(gòu)。
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