高压实验会产生新形式的长石

在正常条件下（左）和新发现的高压变体（右）的晶石钙质的晶体结构。在正常条件下，硅和铝原子形成四面体（黄色和蓝色），每个氧原子每（红色）。在高压多面体下形成有五个和六个氧原子。钙原子（灰色）位于两者之间。黑线概述所谓的单位单元，晶格的最小单位。

在高压实验中，科学家们发现了新形式的普通矿物长石。在温度温度下，这些迄今为止未知的变体在地球上部地幔的压力下稳定，普通的长石通常不能存在。该发现可以改变寒冷的介质板块的观点和地震症状的解释，作为贝尼科学家Anna Pakhomova和Leonid Dubrovinsky的团队，来自拜耳大道在拜罗伊特报告的贝雷斯赫斯地理议员中的拜罗伊特报告。

长匠代表一组岩石成型矿物质，在地球上非常丰富，占地壳的大约60％。最常见的长石是蟒蛇，（Casi2al2O8），albite（Naalsi3O8）和微电链（Kalsi3O8）。在环境条件下，晶体中的铝和硅原子各自粘合到四个氧原子中，形成AlO4和SiO 4四面体。

“在地球内部的命运之前，在增加压力和温度下，长石的行为已经密集地调查，”Pakhomova解释道。“众所周知，沿着地球的公共压力温度曲线，仅在高达3只千兆比克斯的压力下稳定，而它们在更高压力下分解成密集矿物质。”3千兆帕斯卡（GPA）相当于海平面正常气压的30,000倍。“然而，在寒冷的条件下，长石可以在高于3GPa的压力下持续延伸，”Pakhomova添加。“以前的房间温度的高压结构研究表明，长达群石的四面体框架被保存高达10GPa。”

科学家们现在使普通的长石达到高达27个GPA的压力，并在芝加哥德尼X射线光源Petra III的极端条件P02.2和芝加哥的先进光子源（APS）中分析了它们的结构。“在10 GPA以上的压力以上，我们已经发现了昂泊石，Albite和MicroCline的新的高压多晶型，”Pakhomova报道。“通过AlO4和SiO 4四凸的严重几何变形引起的相变诱导，这导致铝和硅原子增加了另外的相邻原子，并且还基于多面体或硅原子粘合到四个铝或硅原子的密度框架的形成。五个或六个氧原子。“

为了调查在高温下发现的长石的稳定性及其在地球内部可能的持久性，科学家们在拜耳地球管道上进行了一系列高压高温实验。事实证明，钙高度的高压变体在15GPa的温度下持续高达600摄氏度的温度。

“这种压力温度条件可以在地球上找到底部的区域 - 两个岩石墙碰撞，一个骑在另一个骑行，”Dubrovinsky解释道。“在这种地质环境中，长石通过下降板与其他地壳材料一起送入地球内部。我们的结果表明，在寒冷的俯冲区域，如果温度不超过600度以上，我们的高压阶段源自英尔斯斯的高压阶段可能在对应于地球上的上部地幔的深度处持续存在。这可能会影响冷底板岩性岩石板的动态和命运和改变地震签名。“

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参考：Anna Pakhomova，Dariia Simonova，Iuliia Koemets，Egor Kooemet，Georgios Aprilis，Maxim Byotenko，Vitali Prakapenka和Leonid Dubrovinsky，Timofey Fedotenka和Leonid Dubrovinsky，Timofey Fedotenka和Leonid Dubrovinsky，Timofey Fedotenko和Leonid Dubrovinsky
10.1038 / s41467-020-16547-4

来自圣彼得堡州立大学的BayreuthUniversität大学的科学家，芝加哥大学，Bayerisches Geoinstitut和Desy促成了这项研究。