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在钻石里,发现了前所未见的矿物

乐鱼体育APP下载 动态 2021-12-25 07:22

,是夹在地球地核与地壳之间的主要固体层。在漫长的岁月里,地球构造的运动可以使岩石和矿物在岩层之间上下移动,因此科学家们通常可以根据地壳中的物质来了解地幔的组成。

然而当一些矿物离开地幔的高温高压环境时,就会发生改变。因此,若要想更好地了解地幔中究竟藏着什么,不会轻易发生变形的钻石,就成了探索地幔的唯一直接窗口。

的高温高压环境中形成的物质,在此之前,科学家只在实验室中预测了它的存在。

,以高压实验地球物理学家的名字命名。

长期以来,科学家认为硅酸钙钙钛矿是一种在地幔中储量丰富且具有重要地球化学意义的矿物。据科学家估计,大约5%到7%的下地幔是由这种矿物组成。但是,要想直接观测这种矿物是极其困难的,因为硅酸钙钙钛矿是一种稳定存在于下地幔的巨大压强之下的矿物,一旦离开高温高压环境,它便不能维持其晶体结构。

合成过这种矿物,并发现当它们离开高压环境时,就会立刻变成另一种形式。因此,科学家认为在自然界找到这种矿物的几率非常渺茫。直到这次,一颗来自博茨瓦纳的钻石打开了新的局面。

钻石是一种纯粹由碳原子构成的晶体,它们在形成时经常会吸收周围的微小物质。由于钻石非常坚硬,它们可以在高压下将这些物质密封其中,即使上升到地壳并被人类开采,也不会让任何东西进出。钻石就像是时间胶囊,在矿物到达地表的途中,锁定了矿物的原始形态。

。这颗钻石的矿物含量非常小,每三个小点的直径只有5到10微米,普通的取样技术很可能将它们遗漏。

利用X射线衍射、X射线荧光成像和红外光谱等分析技术,研究人员分析了这颗钻石中的矿物的化学组成和结构,并最终确定,它们就是从未在自然界出现过的硅酸钙钙钛矿——毛钙硅石。

。这一发现揭示了地球深处的一些热源位置。在过往的一些研究中,科学家已经证明铀和钍会影响地球下地幔的产热,它们可以通过放射性衰变释放热量。

。目前,他们只能推测这些额外的钾元素的来源。据介绍,高的钾含量意味着在地壳和地幔之间,可能存在着一条在地壳和地幔之间循环元素的全球性“传送带”。

其实,过去的大多数致力于创造这种矿物的实验,所产生的都几乎是纯的硅酸钙钙钛矿。现在,这种意想不到的成分让科学家意识到,下地幔可能比想象的更加混杂,仅凭实验室研究很难预测其复杂性。

。反过来,发现新的地幔矿物又能为科学家揭示更多深埋于地底深处的结构信息,从而帮助科学家更好地理解地幔是如何控制地球板块构造的。

来源:原理

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