柳超是河南哪的 空气中的氧是哪里来的?
2017-08-27
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文章简介：北京高压科学研究中心(简称高科)毛河光院士领导的团队,发现在1800公里之下的深处,极端高温高压环境下,能造成含氧极高的过氧化铁FeO2.地面上司空见惯的沼铁矿FeOOH(也就是铁锈),到了深部就会变成过氧化铁,并产生氢.过氧化铁富集在地幔和地核的边界,能解释核幔边界观察到的一些地震波异常现象.其含氧的突然释放,也可能造成大氧化事件 .这一研究成果发表在6月9日最新一期<Nature>.高科的团队包括韩国籍研究员金德荣,基于第一性原理计算,预测了深下地幔高温高压条件下,极稳定的过氧化铁FeO2
北京高压科学研究中心(简称高科)毛河光院士领导的团队,发现在1800公里之下的深处,极端高温高压环境下,能造成含氧极高的过氧化铁FeO2。地面上司空见惯的沼铁矿FeOOH(也就是铁锈),到了深部就会变成过氧化铁,并产生氢。过氧化铁富集在地幔和地核的边界,能解释核幔边界观察到的一些地震波异常现象。其含氧的突然释放,也可能造成大氧化事件 。这一研究成果发表在6月9日最新一期《Nature》。
高科的团队包括韩国籍研究员金德荣,基于第一性原理计算,预测了深下地幔高温高压条件下,极稳定的过氧化铁FeO2。博士后胡清扬在国家”千人计划“专家杨文革和国家”千人计划“专家张莉的指导下,完成了高温高压金刚石对顶砧实验。
利用上海同步辐射光源和美国阿冈先进光子源等X光设备,观察到赤铁矿与氧反应形成稳定的二价铁氧化物过氧化铁FeO2,在92GPa,2050K下,沼铁矿FeOOH分解产生FeO2并释放氢气。
当沼铁矿随板块运动俯冲进入1800公里的深下地幔,将形成高密度过氧化铁沉到核幔边界,并释放氢,向上迁移。板块运动不断的提供沼铁矿,使得下地幔形成巨大的氧库同时维持氢循环。在核幔边界D”层探测到的地震异常信号,可能与大量的FeO2层有关;而在板块运动或喷发中FeO2矿物分解将释放氧气。
毛河光院士指出:这个发现表明地幔可能有更丰富的氧库存,而沼铁矿的分解又将氢循环联系起来,地球内部水循环提供了氧循环的路径;24亿年前氧含量的急剧提高这一地质事件的原因可能是FeO2层氧库向大气中释放形成;需开展关于过氧化铁物理、化学、矿物学性质的研究,进一步验证以上推断。
下地幔H-O-Fe循环示意图
作者:熊信,作者单位:高科中心,校对:毛河光,图片提供:胡清扬
