我校地球物理学院教师在《Science Advances》发表下地幔铁不均一性研究新成果——开辟独立于地震学的“电磁探针”，绘制下地幔铁含量三维分布图

2026年4月24日，成都理工大学地球物理学院，地球勘探与信息技术教育部重点实验室，韩奎博士在国际权威期刊Science Advances（《科学·进展》）发表题为Lower-mantle iron heterogeneity constrained by the electrical conductivity of Al-bearing bridgmanite（下地幔铁含量的不均一性：基于含铝布里奇曼石电导率的约束）的最新研究成果。成都理工大学为成果的第一完成单位，韩奎为第一作者且唯一通讯作者。

该研究依托国家自然科学基金青年科学基金项目、欧洲研究理事会（ERC）先进基金项目、德国科学基金会（DFG）海森堡项目以及欧洲航天局 Swarm DISC 计划共同资助，为破解下地幔铁含量分布及其与大型低剪切波速省（LLSVP）、俯冲洋壳深部归宿等关键科学谜题中长期存在的“温度—成分”耦合难题，联合德国拜罗伊特大学巴伐利亚地球研究所（BGI）、澳大利亚悉尼大学、浙江大学、瑞士苏黎世联邦理工学院、德国科隆大学等团队进行攻关，开展矿物物理高温高压实验与全球地磁三维观测的深度交叉研究，首次在下地幔真实温压条件下（27 GPa、2000 K）精确测定了含铝布里奇曼石电导率与铁含量的定量关系，探明了电导率对铁含量的敏感性远高于温度，确立了电导率可作为独立约束下地幔铁含量的有效“探针”；同时，绘制了下地幔1225 km 深度的全球铁含量三维分布图，揭示了非洲 LLSVP 区域显著的铁富集特征以及西太平洋至南美洲俯冲带下方大范围俯冲洋壳玄武质物质储库。

该研究首次基于高温高压矿物电导率实验与全球下地幔地磁观测的系统耦合，建立了独立于地震学的电磁学探测路径，揭示了铁含量对下地幔电导率的主导作用，并为下地幔化学非均质性、LLSVP 物质属性以及俯冲洋壳深部归宿等长期争议问题提供了来自电磁学方法的独立约束。这一成果不仅深化了对地球深部化学组成与演化的理解，也为研究地幔对流与深部物质循环的耦合机制提供了新的视角。

论文信息： Han, K., Özaydın, S., Fei, H., Man, L., Wang, F., Chanyshev, A., Withers, A. C., Grayver, A., & Katsura, T. (2026). Lower-mantle iron heterogeneity constrained by the electrical conductivity of Al-bearing bridgmanite. Science Advances, 12(17), eaec7875.

论文链接： https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.aec7875

DOI： 10.1126/sciadv.aec7875