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科學家首次對地幔條件下的鈣鈦礦進行測量

2019-1-12 08:57:46
科技日報




科技日報北京1月10日電 (記者張夢然)據英國《自然》雜志10日在線發表的一篇地球科學論文,日本團隊報告了人類首次對硅酸鈣鈣鈦礦的基于實驗的測量。硅酸鈣鈣鈦礦是一種極其重要的地幔礦物,但無法穩定存在于地表。新研究結果支持一種看法——上地幔底部存在俯沖洋殼區域,穿過該區域的地震波被認為會出現波速異常。

地球內部地震波傳播模型與等效實驗測試之間的差異顯示,上下地幔邊界處(560公里—800公里深處)存在化學性質奇特的物質,且該物質的主要成分可能是礦物硅酸鈣鈣鈦礦。不過,此前人類從未對硅酸鈣鈣鈦礦進行過基于實驗的波速測量,因為這種測量,需要在比地表更高的溫度下形成不同的立方結構。

此次,日本愛媛大學科學家團隊在實驗室創造出了立方硅酸鈣鈣鈦礦結構,并在不同壓強溫度(最高達上地幔底部等同條件)下對硅酸鈣鈣鈦礦進行了超聲波波速測量。實驗中發現,硅酸鈣鈣鈦礦的剛性比理論預測的低25%,導致震波會以低于先前認為的速度傳播。

研究團隊認為,這些研究結果為下地幔頂部存在洋殼堆積的假說提供了重要證據。洋殼即大洋型地殼,主要由硅鎂層構成,以缺失硅鋁層為特征。洋殼和陸殼物質的深俯沖命運,一直是板塊構造和地球動力學研究的永恒話題。此次科學家對地幔條件下的鈣鈦礦展開的測量和研究,將幫助人們揭開地幔深處的秘密。

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