中新网合肥6月26日电(记者 吴兰)记者26日从中科大获悉，中美学者通过实验发现不同实验对地幔成因存在分歧，并得出最近关于地幔成分主要是是钙钛矿的结论并不可靠、存在极大误差。
中科大地震与地球内部物理实验室吴忠庆教授与美国明尼苏达大学研究人员合作，利用第一性原理计算研究高温高压下铁自旋转变对铁方镁石高温高压弹性的影响，解释不同实验在自旋转变对横波波速影响存在分歧的成因，指出Murakami等人外延的铁方镁石横波波速数据存在极大的误差，由此得出的下地幔主要是钙钛矿的结论是不可靠的。
据悉，这以系统完整的铁方镁石高温高压弹性数据为人类进一步利用自旋转变效应限定地球内部成分提供了关键的基础。研究结果最新发表在权威期刊《物理评论快报》。
地幔中含有大量的铁，而铁原子的磁矩在高压下是否会发生改变以及此改变对矿物性质会带来怎么样影响，一直是地球科学研究领域的基本问题。
2003和2004年，Badro等人从实验上观测到下地幔两大主要矿物钙钛矿和铁方镁石中的铁都会在下地幔的压强下经历高自旋到低自旋的转变，掀起了自旋转变对矿物特性包括弹性影响的研究热潮。2012年Murakami等人借助这种外延得出了下地幔主要是钙钛矿组成的结论(>93%)，与以往高温高压研究所得的结论完全不同。
而此次中美学者合作理论分析显示，自旋转变会显著降低纵波波速，但类似现象不会在横波中发生，但静压环境很难完全在高压实验实现，偏压会破坏铁方镁石的立方对称性，从而出现横波波速的反常降低。这很好地解释了不同实验观察到横波波速行为的分歧。此外，研究发现Murakami等人的外延数据有问题。因为计算的结果跟所有测量的实验数据都能很好符合，但Murakami等人的外延铁方镁石横波波速则普遍比计算的结果要小9%。
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