连接地表和地球内部的桥梁——俯冲板片

众所周知，地球是太阳系中具有板块构造运动的特殊星球，板块构造运动一直是科学家研究的重点和难点板块构造运动的主要驱动力是岩浆作用，通过岩浆作用，地球中的物质可以喷出地表那么，地表物质有没有办法进入地球内部呢

板块构造运动为物质进入地球内部提供了桥梁在一些板块运动的边界，由于压缩和重力，一些板块可以移动到地球内部科学家称这种板块为俯冲板块

俯冲板块可以将近地表物质输送到地壳以下甚至1000 km以下的地方那么俯冲板块进入地球内部的成分和性质是怎样的呢

首先，我们简单介绍一下俯冲板块俯冲板块可分为五层，从上到下依次为沉积层，玄武岩层，钠长石层，二辉石层和亏损地幔层

我们可以看到每一层俯冲板块都有不同的成分下三层主要成分与地幔几乎相同，主要成分为橄榄石，单斜辉石和斜方辉石今天主要介绍斜方辉石

Orphane是地幔中的主要组成矿物，伴随着温度和压力的升高，Orphane矿物会发生复杂的相变在室温下，斜方辉石会伴随着压力的增加发生多次相变，之前的研究认为斜方辉石中不同的Fe含量会改变其相界不同Fe含量的斜方辉石由斜方结构向单斜结构的转变压力为10—14 GPa，压力继续升高后在25—30 GPa将发生第二次相变斜方辉石本身具有硅离子的四面体对称性在一定压力下，相变后配位数的增加会改变对称模式，从而导致其结构和性质的变化过渡金属离子如Fe2+对贫钙辉石体系的相变压力和高压相结构有强烈的影响

黄铁矿样品

因此，我们选取含有一定量Fe的斜方辉石进行高压实验，金刚石对样品腔施加作用力，实验在小台面下进行，以获得高压下面是我们的实验原理图和我们在美国先进光源阿贡国家实验室的实验样品图，包括两个样品，氩气作为传压介质，铂作为压力校准物质，红宝石

通过增加金刚石在砧上的压力，结合同步辐射装置获得样品的衍射信号，我们发现斜方辉石在15 GPa下发生了相变，从斜方结构相转变为单斜结构。

那么地球内部哪里会发生这样的相变呢从高温高压下斜方辉石的相图可以看出，只有部分低温俯冲板块具备这种相变的条件，因为这种相变只能在低温下发生

徐等，2018

通过布里渊散射，我们得到了斜方辉石在高压下的波速变化可以看出，纵波和横波的波速伴随着压力的增加有一定程度的软化

根据上述实验数据和热力学参数，我们对俯冲板块中斜方辉石的波速特征进行了有效约束，并与相关地震学观测获得的俯冲板块中低速楔进行了对比。

最后，我们认为俯冲板块内部的低速楔不仅由亚稳橄榄石组成，还由亚稳橄榄石和斜方辉石组成，更新了我们对俯冲板块内部低波速异常区的认识。

参考

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徐军，张，范，张，胡，杨，郭，等正顽辉石和俯冲带动力学中的相变:水和过渡金属离子的影响，地球物理研究杂志:固体地球，123，2723—2737，10.1002/2017jb015169

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