摘要：太平洋和非洲板块位于深度2300千米以下的大型低剪切波速省(large low-shear velocity provinces, LLSVPs)是下地幔最显著的结构特征，其边界可能控制了大部分大火成岩省和金伯利岩的喷发。布里基曼石 (Mg,Fe)(Fe,Al,Si)O3是下地幔的主要组成矿物，同时下地幔是地球上重要的潜在储水库，然而我们对于水如何影响下地幔矿物的物理化学性质以及流变性质仍然知之甚少。

通过多晶X射线衍射方法分离多相体系中属于各个矿物相的亚微米晶粒，结合对回收样品的化学分析，我们可以获取高温高压条件下地幔体系中各个矿物相的晶体结构和化学性质。前人的研究表明和含水相共存的布里基曼石几乎是干燥的。在我们的实验中，当温度和压力达到下地幔2300千米深度以下的条件时，体系中的水使得布里基曼石中的二价铁稳定，而同等温度压力条件下干燥体系中布里基曼石的二价铁发生歧化反应并导致其贫铁。由水导致的布里基曼石富铁以及二价铁的稳定性可以为LLSVPs的成因提供合理解释。在下地幔底部存在这样的高密度低粘度层对建立LLSVPs和地幔柱之间的连接可能起到了决定性作用 .