中国科学院地球化学研究所矿床地球化学国家重点实验室张飞武研究员带领课题组成员于2021年7月15日在地学国际权威期刊Earth and Planetary Science Letters上发表了题为 “The miscibility of calcium silicate perovskite and bridgmanite: A single perovskite solid solution in hot, iron-rich regions”的第一性原理研究成果。该研究从理论上预测了钙钛矿毛钙硅石（CaSiO3）与布里奇曼石（MgSiO3）随着温度、压力和化学组分变化的混溶成矿细节；建立了毛钙硅石在下地幔地质条件下溶解度的全套地球化学成矿理论模型，并进一步分别预测了变价铁、铝等其它近三十种关键金属元素在两相混溶中的成矿机理。理论研究指明这种新的固溶体钙钛矿将大量存在于下地幔底部附近的热/富铁的地幔区域。
该课题组的部分理论预测结果刚刚获得了2022年10月19日美国学者在线发表于Nature期刊论文的全面证实。美国学者通过高温高压实验研究证实了，在温度高于2300 K，压力高于40 GPa的条件下，10%毛钙硅石能完全溶解到布里奇曼石中，即在下地幔1800公里以下CaSiO3与MgSiO3完全互溶而形成一种单一的新型矿物：Mg/Ca固溶体钙钛矿，并且还证实了Fe和温度对Ca-Mg固溶体的成矿机制影响。这一经过实验验证的重要发现，将引起学界对深部地球矿物学模型进行重新修订，并改写我们对于深部地球圈层结构的组成，动力学过程，及其演化历史的重新认识。
另外，地化所理论地球化学课题组对该新型矿物开展了系统性地球物理和地球化学研究，相关成矿理论预测将以矿床地球化学国家重点实验室为依托，通过开展国际国内合作研究，进一步获得实验测量和地震学观测的验证。
论文信息：
1.Muir, Joshua MR; Thomson, Andrew R; Zhang, Feiwu. The miscibility of calcium silicate perovskite and bridgmanite: A single perovskite solid solution in hot, iron-rich regions. Earth and Planetary Science Letters. 2021, 566:116973.
2. Ko, B., Greenberg, E., Prakapenka, V.et al. Calcium dissolution in bridgmanite in the Earth’s deep mantle. Nature (2022).
论文链接：
1. https://doi.org/10.1016/j.epsl.2021.116973
2. https://doi.org/10.1038/s41586-022-05237-4
（张飞武/供稿）