铁方镁石
铁方镁石（英语：Ferropericlase） 或菱镁矿（magnesiowüstite, 是一种镁和铁的氧化物，化学式为 (Mg,Fe)O。 它与硅酸盐钙钛矿（silicate perovskite） ((Mg,Fe)SiO3) 被认为为地幔的主要成分之一。硅酸盐钙钛矿是具有钙钛矿结构的硅酸镁铁。一些天然钻石中的包裹体含铁方镁石。含异常高铁质的钻石可能来自最下的地幔 [1] 。 在地核附近的地幔有一些离散的超低地震波速区，这些被认为是铁方镁石积聚処，因为在高压高温下，地震波在穿铁方镁石时会明显减慢[2] 。 2018 年 5 月，方镁石被证明在下地幔的高压下，具有异向性。根据这异向性，地震学家和地质学家能由不同方向的地震波和波速度变化量，来判断这些超低速带是否确实是方镁石[3]。
自旋过渡带
研究地幔矿物中铁元素的电子自旋态变化，是在铁方镁石中进行的实验。 样品在激光加热的金刚石压砧，达到下地幔的高温高压条件，使用同步加速器 X 射线光谱仪测量自旋状态。 结果表明，在从 1000 公里到 2200 公里的深度范围内，随着深度的增加，铁从高自旋状态向低自旋状态变化[4] [5][6] 。这自旋状态的变化导致密度随深度的增加值比预期的高，也造成粘度的强烈变化[7]。
地幔丰度
铁方镁石 (Mg,Fe)O 约占地球下地幔体积的 20%，仅次于硅酸盐钙钛矿 (Mg,Fe)SiO3 矿物相； 它也是下地幔中铁的主要矿物[8]。 在地幔过渡带的底部，γ-橄榄石互变转化为钙钛矿和铁方镁石的混合物。反应如下：
γ–(Mg,Fe)2[SiO4] ↔ (Mg,Fe)[SiO3] + (Mg,Fe)O
下地幔的矿物相也常被称为菱镁矿（magnesiowüstite）[9]。
参考文献
- ^ Kopylova, M.G. 2006. Ferropericlase from the lowermost mantle and its geodynamic significance". Archived from the original on 2016-03-03. Retrieved 2008-03-18.
- ^ "Strange Blobs Beneath Earth Could Be Remnants of an Ancient Magma Ocean". Space.com. Retrieved 2018-10-01.
- ^ Finkelstein, Gregory J.; Jackson, Jennifer M.; Said, Ayman; Alatas, Ahmet; Leu, Bogdan M.; Sturhahn, Wolfgang; Toellner, Thomas S. (18 May 2018). "Strongly Anisotropic Magnesiowüstite in Earth's Lower Mantle" (PDF). Journal of Geophysical Research: Solid Earth. 123 (6): 4740–4750. Bibcode:2018JGRB..123.4740F. doi:10.1029/2017jb015349. ISSN 2169-9313.
- ^ Wentzcovitch, R. M.; Justo, J. F.; Wu, Z.; da Silva, C. R. S.; Yuen, D. A.; Kohlstedt, D. (2009). "Anomalous compressibility of ferropericlase throughout the iron spin cross-over". Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 106 (21): 8447–8452. arXiv:1307.3270. Bibcode:2009PNAS..106.8447W. doi:10.1073/pnas.0812150106. PMC 2681316. PMID 19439661.
- ^ Marcondes, Michel L.; Zheng, Fawei; Wentzcovitch, Renata M. (2020-09-25). "Phonon dispersion throughout the iron spin crossover in ferropericlase". Physical Review B. 102 (10): 104112. arXiv:2003.12348. Bibcode:2020PhRvB.102j4112M. doi:10.1103/PhysRevB.102.104112. S2CID 214693280.
- ^ Justo, J. F.; Morra, G.; Yuen, D. A. (2015). "Viscosity undulations in the lower mantle: The dynamical role of iron spin transition". Earth Planet. Sci. Lett. 421: 20–26. Bibcode:2015E&PSL.421...20J. doi:10.1016/j.epsl.2015.03.013.
- ^ "Researchers locate mantle's spin transition zone, leading to clues about earth's structure". Archived from the original on 2010-05-27.
- ^ Researchers locate mantle’s spin transition zone, leading to clues about earth’s structure Archived 2010-05-27 at the Wayback Machine
- ^ Ferropericlase on Mindat.org