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科学家首次对地幔条件下的钙钛矿进行测量

2019-01-11     来源:中国科普网

   据英国《自然》杂志10日在线发表的一篇地球科学论文,日本团队报告了人类首次对硅酸钙钙钛矿的基于实验的测量。硅酸钙钙钛矿是一种极其重要的地幔矿物,但无法稳定存在于地表。新研究结果支持一种看法——上地幔底部存在俯冲洋壳区域,穿过该区域的地震波被认为会出现波速异常。

    地球内部地震波传播模型与等效实验测试之间的差异显示,上下地幔边界处(560公里—800公里深处)存在化学性质奇特的物质,且该物质的主要成分可能是矿物硅酸钙钙钛矿。不过,此前人类从未对硅酸钙钙钛矿进行过基于实验的波速测量,因为这种测量,需要在比地表更高的温度下形成不同的立方结构。

    此次,日本爱媛大学科学家团队在实验室创造出了立方硅酸钙钙钛矿结构,并在不同压强温度(最高达上地幔底部等同条件)下对硅酸钙钙钛矿进行了超声波波速测量。实验中发现,硅酸钙钙钛矿的刚性比理论预测的低25%,导致震波会以低于先前认为的速度传播。

    研究团队认为,这些研究结果为下地幔顶部存在洋壳堆积的假说提供了重要证据。洋壳即大洋型地壳,主要由硅镁层构成,以缺失硅铝层为特征。洋壳和陆壳物质的深俯冲命运,一直是板块构造和地球动力学研究的永恒话题。此次科学家对地幔条件下的钙钛矿展开的测量和研究,将帮助人们揭开地幔深处的秘密。


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