全新礦物測(cè)量揭開地幔之謎

近日，日本研究人員報(bào)告了對(duì)硅酸鈣(CaSiO3)鈣鈦礦的首次基于實(shí)驗(yàn)的測(cè)量。CaSiO3鈣鈦礦是一種重要的地幔礦物，但無法穩(wěn)定存在于地表。研究結(jié)果支持一種看法，即認(rèn)為上地幔底部存在俯沖洋殼區(qū)域——穿過該區(qū)域的地震波被認(rèn)為會(huì)出現(xiàn)波速異常。相關(guān)論文刊登于《自然》。

地球內(nèi)部地震波傳播模型與等效實(shí)驗(yàn)測(cè)試之間的差異顯示，上下地幔邊界處(560至800千米深處)存在的化學(xué)性質(zhì)不同的物質(zhì)或?yàn)楦_洋殼，且該物質(zhì)的主要成分可能是礦物CaSiO3鈣鈦礦。不過，此前從未對(duì)CaSiO3鈣鈦礦進(jìn)行過基于實(shí)驗(yàn)的速度測(cè)量，因?yàn)檫@種測(cè)量需要在比地表更高的溫度下形成的不同立方結(jié)構(gòu)。

松山市愛媛大學(xué)的Steeve Graux及同事在實(shí)驗(yàn)室創(chuàng)造出了立方CaSiO3鈣鈦礦結(jié)構(gòu)，并在不同壓強(qiáng)溫度(最高達(dá)上地幔底部等同條件)下對(duì)CaSiO3鈣鈦礦進(jìn)行了超聲波波速測(cè)量。研究人員發(fā)現(xiàn)，CaSiO3鈣鈦礦的剛性比理論預(yù)測(cè)的低25%，導(dǎo)致地震波會(huì)以低于先前認(rèn)為的速度傳播。

研究人員認(rèn)為，這些研究結(jié)果能為下地幔頂部存在洋殼堆積的假說提供證據(jù)。