近日，中國科學技術大學地球和空間科學學院吳忠慶教授組在地幔過渡帶組分和溫度的認識方面取得重要進展。他們發現地幔巖在地幔過渡帶底部的波速不僅依賴于平均溫度，而且還受控于溫度的分布，可用于反推溫度橫向不均一程度。在考慮溫度的橫向不均勻性后，地幔巖可以在地幔過渡帶底部產生地震學觀測的波速和密度。

地幔過渡帶指地球內部約410至660千米深的區域，是聯系上下地幔的重要紐帶。了解地幔過渡帶的成分與溫度，對認識地球的內部結構、物質交換及形成演化有重要意義。地幔巖模型是大家廣泛接受的上地幔礦物學模型。該模型的波速和密度與上地幔符合。但在地幔過渡帶底部，該模型的波速和密度均顯著低于地震學結果。這個現象自從本世紀初發現后，一直沒有很好的解釋。以往的研究只考慮了地幔巖模型沿著地溫線的波速和密度，溫度的橫向不均勻性在計算中被忽略。由于礦物的波速和密度都近似線性的依賴于溫度，一般來說，這種忽略不會影響波速和密度的估計。然而，當溫度橫向不均勻性對礦物相產生影響時，傳統的沿著地溫線估計地幔巖模型波速和密度的方法就不適用了。

地幔巖模型失效的地幔過渡帶底部，正是礦物相對溫度分布敏感的區域。該課題組利用第一性原理計算模擬了高溫高壓條件下含鐵秋本石的彈性性質，結合其他礦物的彈性性質，他們計算了溫度分布下的地幔巖波速和密度。研究結果表明，在特定條件下，地幔巖模型可以很好解釋地震學模型的波速與密度。課題組的工作修改了廣為人知的地幔巖模型。（記者 陳婉婉）

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