铁自旋交叉过程中铁方镁石的异常压缩性

利用第一性原理方法，在地球下地幔条件下研究了铁方镁石 Mg$_{1-x}$Fe$_x$O ($x = 0.1875$) 在铁高自旋到低自旋交叉过程中的热弹性性质。这种交叉对弹性有重要影响，例如导致体积模量 ($K_S$) 异常降低。在室温下，该异常在压力上较为尖锐，但随着温度升高而变宽。沿典型地温线，该现象发生在大部分下地幔范围内，且在约 1400-1600 km 深度处 $K_S$ 降低更为显著。这一异常还可能降低粘性蠕变的有效激活能，并导致中下地幔出现粘度极小值，这与地幔对流和冰后回弹数据反演结果明显一致。