日学者解析地核地幔边界结构

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【大纪元4月16日讯】日本学者最近发现硅酸镁在高温、高压的环境会产生一种前所未见的相变,可能对了解地核-地幔边界以上200公里处的“D”不连续面(D”discontinuity)”的性质有很大的助益。

关于地球内部结构,地球物理学家认为应是金属地核外包覆着一层硅酸盐类的地幔﹐最外面是地壳。但是地球物理学家一直无法确定地核与地幔的边界,究竟是什么样的状况。

地幔可成三部分:上部地幔(uppermantle,地表以下至410公里深)、过渡层(transition-zone,410~670公里深)及下部地幔(lowermantle,670~2898公里深)。目前地球物理学家对上部地幔与过渡层的状况已掌握得很好,但对下部地幔就所知有限,因为根本无法取得来自下部地幔的岩石标本进行分析与研究。

为了解开下部地幔的秘密,地球物理学家们利用所谓的“震波分层造影法(seismictomography)”来研究,这是一种利用地震震波速度与密度的3D立体图来决定地幔性质的技术。不过,地球物理学家一直无法解释利用这种测量方式所呈现出来的地幔最底端的性质。目前以此法所能了解的,只有2700公里深的地方有个震波不连续的D”不连续面。

据悉﹐东京理工学院(Tokyo Institute of Technology)的MotohikoMurakami等人使用X射线绕射法(X-ray diffraction)分析压力高达1340亿帕(134gigapascals)、温度高达绝对温度2600K之下的人造硅酸镁,模拟D”不连续面上的状况。相关论文发表在“科学报导(Sciencexpress)”杂志中(Murakami et al. 2004 Sciencexpress 1095932)。

结果发现硅酸镁在如此高温高压的情况下会发生一种相变,从一种歪斜的立方体结构变成很匀称的八面体片状结构,他们称之为“后钙钛矿(post-perovskite)”结构,而且这种转变虽非各向同性,然而却很稳定。Murakami等人相信硅酸镁的这种性质,应该可以解释D”不连续面的存在,甚至对下部地幔其他性质的了解也有很大的帮助。@(http://www.dajiyuan.com)

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