| 词条 | 中国首次发现天然超尖晶石结构高压矿物 |
| 释义 | 本报讯 中国科学院广州地球化学研究所陈鸣、谢先德研究员等科研人员与美国卡内基地球物理实验室毛河光院士等人合作，日前在《美国科学院学报》和《地球化学和宇宙化学学报》上报告：在自然界首次发现了晶体结构密度比尖晶石更大的两个超尖晶石高压相，并通过实验证实了这两个相形成的温度和压力条件。 尖晶石是由氧与铝、铬、镁、铁、锰等组成的一类常见氧化物矿物，广泛存在于地球和宇宙天体各类岩石；它不但广泛分布于地球上地幔岩石中，具有尖晶石类型晶体结构的硅酸盐矿物，如瓦士利石和林伍德石，组成了地球深部从400到660公里范围内地幔过渡带的主要造岩矿物。 科研人员发表的这两篇论文，报告了重要新矿物发现和高温高压起源的实验证据。他们在一个经受过宇宙撞击事件的陨石中，发现原来等轴晶系的尖晶石铬铁矿在天然事件产生的高温高压条件下，化学成分保持不变但发生了结构变化，转变成为两个密度更高的斜方晶系超尖晶石结构类型新矿物，分别为CF结构和CT结构。在一些原生铬铁矿的单个颗粒中，他们还发现了由两个超尖晶石相和铬铁矿常压相紧密共生，从而覆盖了一个宽阔压力范围（即相当于从上地幔、过渡带直到下地幔的压力条件）的惊人例子。 陨石中的这些高密度新矿物，显然是在一次发生于宇宙空间小行星之间的撞击事件中而形成的，这次撞击在陨石中局部产生了20万大气压的高压和2000摄氏度的高温。地球的深部地幔被认为存在相类似的高温高压条件。该研究小组在实验室利用激光加热和金刚石压砧超高压技术，模拟了这样的条件，观测分析铬铁矿晶体在高温超高压下的表现。发现在2000摄氏度高温，当压力大于12.5万大气压时铬铁矿转变成一个具有CF结构类型的高密度相，而当压力大于20万大气压时则转变成为另一个具有CT结构类型的高密度相。 据悉，科学家早在四十多年前就通过实验证实，具有尖晶石结构的硅酸盐在地幔过渡带温度压力条件下保持稳定，从而将研究目标进一步定位到探索在更高压力条件下可能出现的结构密度更大的超尖晶石结构相。国际著名的地质与地球物理学家林格伍德教授，当时提出了斜方晶系CF和CT结构相可能是发生“超尖晶石”相转变的首选结构类型。40多年来，矿物和岩石学家一直试图在自然界岩石中，包括在陨石和超高压变质岩石中，寻找超尖晶石高压多型，即密度比构成地幔过渡带硅酸盐尖晶石更大的矿物相。 有关专家介绍，矿物是地球和星球岩石的基本组成单元，新矿物的发现是地质学中的重要事件。陈鸣等取得的成果，更体现出几个方面的科学意义：表明了一种重要矿物晶体结构类型的变化特征和规律，提供了判别和标定自然界撞击事件和地球深部岩石温度和压力历史的重要标准，对探索地球深部化学元素配分和地球化学演化有重要启示，并在材料科学上引起了进一步关注。 |
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