在高压实验中，科学家发现了常见矿物长石的新形式。在中等温度下，这些迄今未知的变体在地球上地幔的压力下是稳定的，而普通的长石通常不存在。这一发现可能会改变冷俯冲板块的观点，并改变地震学特征的解释，该研究小组与来自拜罗伊特Bayerisches Geoinstitut的DESY科学家Anna Pakhomova和Leonid Dubrovinsky一起在《自然通讯》杂志上进行了报道。
长石代表一组岩石形成的矿物，它们在地球上非常丰富，约占地壳的60%。最常见的长石是钙长石(CaSi2Al2O8)，钠长石(NaAlSi3O8)和微晶石(KAlSi3O8)。在环境条件下，晶体中的铝和硅原子分别与四个氧原子键合，形成AlO4和SiO4四面体。
“长石在不断升高的压力和温度下的行为，就其在地球内部的命运而言，已经得到了深入的研究，” Pakhomova解释说。“已知长石只有在沿着地球共同的压力-温度曲线高达3 GPa的压力下才是稳定的，而在更高的压力下会分解成密度更大的矿物。”3千兆帕斯卡(GPa)等于海平面上正常气压的30,000倍。“但是，在寒冷的条件下，长石可能会在高于3 GPa的压力下持续稳定地存在，” Pakhomova补充说。“以前在室温下对长石进行高压结构研究表明，长石的四面体骨架可保留至10 GPa。”
现在，科学家对普通长石施加高达27 GPa的压力，并在DESY的X射线光源PETRA III的极端条件光束线P02.2和芝加哥的高级光子源(APS)上分析了它们的结构。“在高于10 GPa的压力下，我们发现了钙长石，钠长石和微晶石的新型高压多晶型物，” Pakhomova报道。“相变是由AlO4和SiO4四面体的严重几何变形引起的，这导致铝和硅原子获得额外的相邻原子，并导致形成基于多面体的致密骨架，其中一个铝或硅原子与四个原子键合，五个或六个氧原子。”
为了研究发现的长石高压变体在高温下的稳定性以及它们在地球内部的持久性，科学家在Bayerisches Geoinstitut进行了一系列高压高温实验。结果表明，钙长石的高压变体在15 GPa的温度高达600摄氏度时仍然存在。
杜布罗文斯基解释说：“在俯冲带的地球上可以发现这种压力-温度条件，俯冲带是两个岩石圈板块碰撞的区域，一个在另一个之上。”“在这样的地质环境中，长石会与其他地壳物质一起通过下降板传送到地球内部。我们的结果表明，在寒冷的俯冲带中，如果温度不超过600度，则长石会产生高压相可能会影响俯冲的岩石圈俯冲板块的动力学和命运，并改变地震学特征。”
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