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新研究称地球下地幔构成或“出乎意料”
查字典地理网
2017-04-20
由美国卡内基学会的毛河光领导的科学家小组曝出的科研突发新闻表明，地球下地幔的构成可能与此前认为的大有不同。这一科研成果将发表在美国《科学》周刊上。 据美国每日科学网站5月22日报道，下地幔占地球体积的55%，范围跨越从670千米深的所谓过渡带到2900千米深的核幔边界。下地幔的初始气压是23.7万个大气压，核幔边界的气压值达130万个大气压。
过去一直流行的理论是，地球下地幔主要由一种含有铁和镁的硅酸盐矿物质组成，通常被称为钙钛矿，其化学式是（Mg，Fe）SiO3。过去认为，钙钛矿不会因下地幔的气压和温度变化幅度极大而发生结构变化。
该科研小组最近利用金刚石压腔激光加热技术进行了模拟下地幔状态的试验，试验气压为93.8万-99.7万个大气压，试验温度约为1927-2127摄氏度。试验结果表明，下地幔中含铁的钙钛矿的化学性质实际上并不稳定。
该科研小组发现，钙钛矿会发生离解反应，即分解成两种化学相：一种是不含铁、但含镁的硅酸盐钙钛矿，另一种则是新的矿物质。这种新矿物质富含铁，具有六方结构，被称为H相。出乎意料的是，试验结果证实，富含铁的H相比含铁的钙钛矿的化学性质更稳定。这就意味着，这种矿物类型在地球下地幔里普遍存在，但此前并不为人所知。这可能会改变我们对地球深部的理解。
该研究报告的主要撰稿人、卡内基学会的张莉（音）说：我们目前仍不能完全弄清楚H相的化学构成。但这项研究成果表明，需要重新考虑所有的地球动力学模型，以将H相纳入考虑范畴。地球下地幔可能还有更多未确认的化学相在等待确认。
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