微量元素示蹤是地質(zhì)學(xué)和地球化學(xué)研究各種地質(zhì)作用和地質(zhì)現(xiàn)象的重要方法。目前對(duì)于各種微量元素在地殼和上地幔巖石圈的分布和分異行為都有比較深刻的了解，但對(duì)于下地幔中微量元素的豐度和賦存形式的研究比較缺乏。探討全地幔對(duì)流背景下物質(zhì)交換過(guò)程中微量元素的分異特征，需要了解各種微量元素在組成-溫度-壓力寬廣熱力學(xué)空間的晶體化學(xué)行為。鍶(Sr)是一種重要的地球化學(xué)示蹤元素，它的離子半徑比鈣(Ca)大，這種大陽(yáng)離子微量元素在地球演化過(guò)程中發(fā)生分異，并被認(rèn)為富集于地球淺部而不相容于地球深部硅酸鹽環(huán)境。下地幔主要由硅酸鹽鈣鈦礦組成，從晶體化學(xué)角度來(lái)看，Sr在下地幔能否穩(wěn)定存在取決于硅酸鹽鈣鈦礦能否提供足夠大的晶格位置以容納Sr離子。 

    中國(guó)科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所肖萬(wàn)生課題組與中國(guó)科學(xué)院高能物理研究所、中國(guó)工程物理研究院流體物理研究所的研究人員合作，利用金剛石壓腔高壓裝置，對(duì)經(jīng)高溫高壓處理的SrSiO3樣品，在北京同步輻射裝置（BSRF）上進(jìn)行高壓原位X射線衍射測(cè)試，發(fā)現(xiàn)了SrSiO3立方鈣鈦礦高壓新相，并通過(guò)密度函數(shù)理論計(jì)算預(yù)測(cè)了SrSiO3立方鈣鈦礦的穩(wěn)定性和相變壓力條件，表明下地幔壓力條件下Sr2+離子可以進(jìn)入硅酸鹽鈣鈦礦晶格。由于Sr比Ca更易壓縮，Sr2+離子替代Ca2+離子進(jìn)入CaSiO3鈣鈦礦這種下地幔主要礦物所產(chǎn)生的晶格應(yīng)變很小并可形成完全固溶體。因此，下地幔中CaSiO3鈣鈦礦是Sr的寄主礦物，Sr可以穩(wěn)定存在于下地幔中而不必分異到地球淺部，修正了某些微量元素在地球內(nèi)部賦存狀態(tài)及其地球化學(xué)行為的傳統(tǒng)認(rèn)識(shí)。 

    該研究結(jié)果最近發(fā)表在American Mineralogist(2013, 98, 2096-2104)上。