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摘要 人類或許要重新認(rèn)識(shí)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(shí)驗(yàn)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(rèn)識(shí)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(shí)驗(yàn)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(rèn)為的含鐵的硅酸鹽鈣鈦礦。
研究負(fù)責(zé)人、上海高壓先進(jìn)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(rèn)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(huì)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(huì)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(gè)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(gè)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(shí)驗(yàn)室條件下模擬下地幔的高溫高壓，壓縮被認(rèn)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(gè)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(shí)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(xì)節(jié)以及與地表其他礦物的關(guān)系仍有待進(jìn)一步研究證實(shí)。
張莉說，“這一發(fā)現(xiàn)改變了我們對(duì)下地幔深攙物組成的已有認(rèn)識(shí)，確定了新的主要礦物的存在”，“對(duì)于下地幔2000千米以下，所有的現(xiàn)有地球動(dòng)力學(xué)模型要根據(jù)新建立的礦物模型進(jìn)行修正”。
上海高壓先進(jìn)科學(xué)研究中心于2012年9月開始籌建，是中國“千人計(jì)劃”框架下，引進(jìn)美國科學(xué)院院士毛河光與其創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)項(xiàng)默以壓縮科學(xué)研究為牽引的多學(xué)科基礎(chǔ)研究機(jī)構(gòu)。
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