中國科學家探索地球下地幔物質獲新突破

新華社上海５月２５日電（魯萌

吳宇）近三十年來，人們普遍認為，含有鐵元素的鈣鈦礦物質是構成地球下地幔的主要礦物質。高壓先進科學研究中心（上海）的研究小組應用最新實驗技術，否定了這一認識，相關研究成果發表在２４日出版的美國《科學》雜誌上。

這一由張莉研究員領導的研究小組發現，地球下地幔的主要礦物質包括兩種成分，一是不含鐵元素的鈣鈦礦，另一種是富含鐵元素的六方體結構的新相。

具體而言，就是含鐵的硅酸鹽鈣鈦礦在下地幔深部相對應的溫度、壓力條件下，會分解為無鐵元素的鈣鈦礦和一種六方體結構相，其中六方體結構相屬於首次發現。

“這一研究改變了過去３０年來對下地幔礦物質組成的認知，將人們對‘地球內核深處’的認識向前推進了一步，原有的地球動力學模型需要根據新的礦物模型重新建立。”３４歲的張莉說。

據介紹，這一突破性新發現得益於高強度的同步輻射ｘ光與激光加溫的金剛石壓砧高壓技術的完美組合。即在壓力９５－１０１萬大氣壓和溫度１９００－２１００攝氏度的條件下，終於發現鈣鈦礦裏的鐵元素會逐漸消失，並出乎意料地觀測到具有六邊形結構的新相形成（被稱為Ｈ相）。

張莉表示，為了解開新相之謎，研究小組採用了最新的分析方法來確定礦物在高溫高壓條件下的成分和結構。未來還需要運用岩石學、礦物物理學、地球化學、地震學、地球動力學等多學科知識進一步探索，解開地幔深部之謎。

下地幔佔到地球一半以上的體積，從深約６７０千米（約２４萬大氣壓和１３００攝氏度）的過渡帶到底部２９００千米深度的核幔邊界（約１３６萬大氣壓和２２００攝氏度）。

高壓先進科學研究中心（上海）於２０１２年９月開始籌建，重點開展以壓縮科學研究為主攻方向的多學科基礎研究，涉及高壓物理、高壓化學、材料學以及地球科學等。（完）