最新布里渊散射研究表明：下地幔可能更加富Si

编译：周春银；来源：Nature

准确确定下地幔物质组成成分是地球深部科学研究中的一项长期而艰巨的挑战性任务，由于我们基本上无法直接获得来自下地幔的岩石样品，一般的实验也难于达到下地幔条件下的温度和压力，因此高温高压实验成为该研究中的主要手段。

日本科学家利用布里渊散射技术，结合同步辐射和金刚石压砧，在下地幔温压环境下对下地幔主要矿物硅酸盐钙钛矿（perovskite）和铁方镁石（ferropericlase）的剪切波速度进行了测量。科学家将实验结果（矿物物理）和全球地震波剖面在下地幔条件下进行对比发现，下地幔钙钛矿的组成比例可能高达93%体积比，这比原来的橄榄岩（地幔岩）地幔模型所预测的比例（80%）要高很多。这说明下地幔相对于上地幔是更加富Si的，这与球粒陨石地球模型是非常符合的，球粒陨石地球模型认为下地幔的Si/Mg比值比上地幔的Si/Mg比值更高，因此更加富Si。该实验结果也说明上下地幔之间存在这化学分异，上下地幔可能是分层对流。

日本科学家的这一成果发表在2012年5月3日《Nature》杂志上，澳大利亚国立大学Ian Jackson教授专门为该成果做了介绍。值得注意地是，该文章的第一作者Motohiko Murakami，正是东京工业大学Kei Hirose组2004年发现后钙钛矿（post-perovskite） 《Science》文章的第一作者，这一成果被誉为21世纪初地球深部研究的重大突破成果，对于下地幔、核幔边界的研究认识具有重要的意义；目前，Murakami M在日本东北大学工作，继续从事地幔深部的前沿研究。

参考资料：

1.       http://www.nature.com/nature/journal/v485/n7396/full/nature11004.html Murakami, M., Y. Ohishi, et al. (2012). "A perovskitic lower mantle inferred from high-pressure, high-temperature sound velocity data." Nature 485(7396): 90-94.

2.       http://www.nature.com/nature/journal/v485/n7396/full/485051a.html Jackson, I. (2012). "Earth science: Lower mantle may be rich in silica." Nature 485(7396): 51-52.

3.       后钙钛矿（post-perovskite）：http://www.sciencemag.org/content/304/5672/855.abstract