我们在地球表面看到的山脉隆起、火山喷发和地震等地质事件，都是“冰山一角”，实际上地球深处时刻都在发生更剧烈的地质运动。在地壳上所看到的地质变化，只是被称为板块构造的传送带系统的一部分，在这个系统中，海洋边缘的旧地壳被推回大陆下方的地下，进入地幔。

随着旧地壳深入地球，岩石中的一些矿物在地幔的高温高压下发生变化。犹他大学地质学家宫城洛厄尔（Lowell Miyagi）及其同事的一项新研究发现，这些地幔矿物中的一种是地球内部最弱的矿物之一。

这是一种很难研究的矿物，它比地幔的其他部分软1000倍左右。这对于理解岩石沉入地球时会发生什么是很重要的，这反过来又告诉我们地震和火山是如何以及为什么会在地表发生的。这项研究发表在《自然》（Nature）杂志上。

地上和地下的板块构造

地壳是由板块构成的，构成海洋的板块从岩浆在板块中心上升开始，这个地方被称为“大洋中脊”岩浆变成了玄武岩，类似于我们看到的从火山喷出的黑色火山岩。

随着岩浆继续上升，板块扩张，将更古老的玄武岩地壳推向两侧。每一个板块都会撞到它相邻的板块，当它撞到比大陆地壳密度更大的海洋地壳时，扩张的部分就会被推入地幔。这是一个叫做俯冲的过程。关于这种被回收地壳的后续，我们难以看到，我们最好的线索来自我们对地震产生的地震波的读数。

宫城说：“这有点像你去医生那里用超声波给胎儿成像。”

地震波以不同的速度在不同的材料中传播，所以当地震波显示出一些不寻常的东西时，地球科学家会注意并自然地想知道，它是由什么组成的。其中一个值得注意的未知数是地幔和地核之间边界的一个特征，称为大型低剪切速度区或LLSVP。

有两块：一块在太平洋下面，另一块在非洲下面。它们是巨大的太平洋下面的一块大约3000公里。它们很高，可能高达1000公里，这是珠穆朗玛峰高度的100多倍。

地球科学家此前认为，这些区域比周围的岩石更热，可能是夏威夷群岛或东非裂谷带等地貌的来源。在这项新研究重，科学家们想弄清楚的是：它是什么样的岩石，它是如何堆积在那里的？

达维毛石（davemaoite）

对于上述问题的答案，一种候选矿物是化学式为CaSiO3的达维毛石（davemaoite），它是钙钛矿类矿物的一部分。下沉的岩石板块富含达维毛石（高达30%），地幔的其他部分则不多。因此，尽管了解达维毛石的力学性质很重要，比如它在地幔中如何弯曲或拉伸，了解地球如何将材料从表面回收到内部深处，但它一直是一种难以研究的矿物。

宫城说：“（在实验室）研究非常困难，因为室内压力和温度与地球深处相差太大，它必须在高温高压下被研究。如果你去掉压力和温度，它就会变成玻璃。”据报道，唯一的在地球表面发现的达维毛石，被困在一颗钻石内部，钻石保持了维持原子结构所需的高压。

那么，科学家们是如何成功地研究达维毛石的机械性能的呢？他们通过在两个金刚石砧之间以30千兆帕斯卡的压力（海洋最深处压力的19倍）挤压CaSiO3粉末，并将其加热至1150 K的温度。在仪器上建一个窗口，让X射线束通过，科学家们就可以分析产生的晶体的原子结构。

像糖浆一样柔软！

在分析了达维毛石的结构后，研究人员模拟了它在拉伸或拉伸时的强度和行为。他们发现，达维毛石比地幔的其他部分软1000倍左右。

材料的粘度或流动能力是以几个不同的单位测量的，包括帕斯卡秒。非常薄的东西，比如水，大约是0.001帕斯卡秒，而较厚的东西，比如花生酱，大约是200帕斯卡秒。达维毛石大约在1021帕斯卡秒左右，跟糖浆差不多。

这种柔软的物质是如何影响一块岩石沉入地球的？在大约550公里的深度处，温度和压力在板块的大部分区域形成了达维毛石，板块的薄弱部分可能会分层或从板块的其余部分剥离，然后掉到地幔中，如果这种富含达维毛石的致密物质分离并下沉，它可能会形成一个大的低剪切速度区。通过将这些倒转的羽状物滴到地幔底部，这种情况会在长时间堆积这种物质的过程中发生。

关于地球内部矿物的性质如何影响事物的运动，还有很多有待探索。宫城说：“了解这种材料的机械特性，可以让我们更好地了解板块在地球内部是如何俯冲和活动的。因此，这可以让我们更好地理解驱动板块构造、地震和火山的大规模过程。”

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