casio3(四方-立方转变可能导致流变性质突然变化)

立方晶格CaSiO3钙钛矿，是俯冲洋壳中的主要物相，形成于距主石榴石1，2，28约550公里的深度。然而，对其在下地幔典型的温度和压力下的流变性质，知之甚少。

近日，英国 牛津大学H. Marquardt，德国拜罗伊特大学(University of Bayreuth)J. Immoor一作在Nature上发文，报道测量了立方CaSiO3钙钛矿，在压力和温度条件下的塑性强度，这些条件，对于深达1200公里的俯冲板块是典型的。 与先前在室温下研究的四方CaSiO3相比，研究发现立方CaSiO3钙钛矿，在下地幔温度下是相对较弱的物相。 研究发现，其强度和粘度，明显低于布里奇曼石和铁方镁石，这可能使立方CaSiO3钙钛矿成为最弱的下地幔相。 这一发现表明，立方CaSiO3钙钛矿控制着俯冲板片的动力学。 弱CaSiO3钙钛矿，进一步提供了一种将俯冲洋壳与下伏地幔分离的机制。 根据分离深度，玄武岩地壳，可能在上地幔和下地幔之间的边界聚集，在那里，立方CaSiO3钙钛矿，可能有助于在最上面的下地幔中观测到低剪切波速的地震区域，或者下沉到地核-地幔边界，并解释与非洲和太平洋下方大型低剪切波速区域相关的地震异常现象。

Weak cubic CaSiO3 perovskite in the Earth’s mantle

地幔中的弱立方CaSiO3钙钛矿

图1：下地幔压力和T=1150±50K，立方CaSiO3钙钛矿的偏应力

图2：高压下主要下地幔相的强度。

图3：大约1150K时，主要下地幔相之间的深度相关粘度。

CaSiO3钙钛矿，预计是地球过渡带和下地幔中第三个最丰富的物相，可能占俯冲玄武岩地壳25%（体积）和热解地幔10%（体积）。 最近，通过分析超深金刚石中的夹杂，报道了其存在的直接证据。 在295K和高压下，CaSiO3钙钛矿，具有四方晶体结构，但随着温度升高经历了向立方结构相变，沿着典型的地幔地热稳定了立方相。 据推断，立方CaSiO3钙钛矿的弹性性质，可以解释下地幔顶部剪切波速降低区域，以及地震学在下地幔深部观测到的大型低剪切波速区（LLSVP）独特地震性质。

该项研究，在高压高温1，150±50K下，利用在极端条件光束线耦合到同步加速器径向X射线衍射，合成并变形了立方CaSiO3钙钛矿，同时，提取了其高压晶格应变，其材料织构略高于在室温下获得的样品，这可能是因为样品强度较低。

在低于地热的温度下，这种钙钛矿可能发生四方-立方转变。 如果下地幔CaSiO3钙钛矿含有钛或铝，则四方-立方转变移至更高温度，可能与冷俯冲地热相融。 四方-立方转变，可能导致流变性质的突然变化，这将影响俯冲板块的动力学行为，可能导致板块屈曲、分层或停滞。 这种动态变化，对钛和铝的可用依赖性，有助于解释下地幔中，板块的不同行为。