地球下地幔中近乎干燥的桥曼石的地球物理证据

《Nature Communications》：Geophysical evidence of a nearly dry bridgmanite in the Earth’s lower mantle

　　

摘要

地球地幔中的水在塑造地质和地球化学过程方面起着至关重要的作用。虽然此前对主要地幔矿物的电导率测量已将地球地幔中的含水量限制在地幔过渡带以内，但下地幔的含水量至今仍无实验数据支撑。本研究在高达47吉帕的压力和高达2210开尔的温度条件下，测量了含有水及铁、铝元素的布里奇曼石的电导率，这些铁、铝元素的比例对应于橄榄岩岩性。研究结果表明，在所研究的压力和温度条件下，质子传导是含水布里奇曼石中的主要电荷传输机制。水的存在显著提升了布里奇曼石的电导率，使其相比干燥样品的电导率高出约一个数量级。根据实验数据的推断，下地幔顶部及中深度区域的布里奇曼石所含水含量低于40–70重量百万分之一。这些发现为了解地球下地幔中可能存在的隐秘水源提供了线索。