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(科学技术)中美学者破译下地幔底部大结构的原因

发布时间:2021-04-02 20:00:57

新华社合肥4月1日电下地幔是地球内部最重要的圈圈之一,深度约660~2900公里,被称为地球演化的压载石。最近,中国科学技术大学的研究小组与美国学者合作,发现下

新华社合肥4月1日电下地幔是地球内部最重要的圈圈之一,深度约660~2900公里,被称为地球演化的压载石。最近,中国科学技术大学的研究小组与美国学者合作,发现下地幔最大的低速异常可能起源于地球早期岩浆海洋演化,这将对认识地球深部结构和地层与圈层之间的相互作用产生重要影响。国际学术期刊自然通讯几天前发表了这一结果。

近年来,一些学者发现,下地幔存在许多不同尺度的异常,包括大尺度高速异常、低速异常和小尺度散射体。下地幔最大的低速异常--大的低剪切波速区位于非洲和太平洋板块的下部,其横向和径向尺度可达数千公里。与其他类似地球的行星相比,地球有一个非常独特的特征板块运动和俯冲。板块向地球深部俯冲,甚至向地核和地幔边界俯冲,将洋壳带到地幔深部,从而导致下地幔化学异质性的形成。

下地幔的主要矿物是桥纹石,它是下地幔中铁的主要载体。以前的研究发现,岩浆中的二价铁可分为三价铁和铁单质。将早期岩浆中的铁单质分离到岩心中,将使早期下地幔中的三价铁富集。

最近,由中国科技大学吴忠清教授组成的研究组王文忠博士与密歇根州立大学的刘家超博士和亚利桑那州立大学的李明明教授合作。通过高温高压实验和第一性原理计算,发现中富含三价铁的Bridgman石可分解为极富的三价铁和劣质的三价铁Bridgman石。新发现的三价铁布里奇曼石具有波速低、泊松比高、密度高的特点。正常地幔中5%~15%的三价铁布里奇曼岩的富集可以很好地解释大范围低剪切波速区的地震观测结果,地球动力学模拟表明,异常体可以形成类似于下地幔大低速区的构造。

他们认为,早期岩浆演化形成的三价铁桥铁矿被分解为极其丰富的三价铁桥铁矿,这可能导致形成一个大的低剪切波速区。(完)

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