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环境与发展动态
美国科学家完成的矿物分析将推进更清晰地幔图像的绘制
研究行星地球内部圈层的最大层（即位于中部的地幔）的最大挑战是其不可见性。通过进行CAT扫描，医生能够发现指示患者健康组织和肿瘤的暗点与光点。与此类似，地质学家使用地震仪来代替CAT扫描。但是，由于不能深入探索这些“斑点”究竟意味着什么，人们必须破译地震波频率差异的真实含义。
通过地震仪获取的数据绘制出的地幔图像具有不同的颜色，颜色不同则含义不同。地震波模式的差异指示不同的松软程度和不同的密度，美国密歇根州立大学地球科学家，该研究的主要合作者Susannah Dorfman表示，他们的此项工作就是找出地幔中有什么，以及为什么如此。
科学家认为，地幔就像大理石蛋糕，通过海底和原岩旋转混合而成，像巧克力和香草蛋糕一样，地幔的不同部位有不同的成分。布氏岩（Bridgmanite）是地球上最丰富的矿物，据估计，这种矿物占地球组成的50％以上。虽然其在地幔中无处不在，但在地表却非常罕见。自20世纪70年代以来，布氏岩的存在已经在实验室中被理论证实并进行了人工制造。但直到2014年，在陨石中发现了一块天然的布氏岩，其晶体结构才被绘制并正式命名。
在该研究中，研究团队制作出了一种稀有矿物样本。通过使用金刚石砧压力盒和激光加热技术（模拟地幔的压力和温度），研究者用三价铁测试了他们的布氏岩组成（改变布氏岩的原有组成，将镁和硅原子换成三价铁原子，因此密度和氧化度非常高）。结果发现，其改变了结构及行为方式——铁原子发生了一种称为自旋转变（spin transition）的变化，原子由于强烈的压力而收缩并变得更加紧密，而这可能与地幔深处发生的一些情况相类似。
这一发现为可能形成地幔的矿物提供了新的模型和见解，尽管其并不是地幔矿物的完全模拟，但最终结果形成了对下地幔布氏岩（含三价铁）的密度、压缩性和电子传导性的最清楚测量，将帮助科学家利用地球物理测量精确了解地幔中铁的含量。总而言之，尽管科学家们可能永远不会亲眼看到地幔岩心样本，但实验室的观测和测量结果将帮助科学家们解释什么是地震波可以告诉人们的。
来源：中国科学院兰州文献情报中心《地球科学动态监测快报》
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