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在地幔中，二价铁离子在旋转跳舞
在地球内部，下地幔的体积占了地球体积的近一半，其深度范围为660 km到2800 km左右，温度范围约为2000 K到4000 K，压力范围约为25 GPa到135 GPa左右（1 GPa 约等于1万个大气压）。
铁方镁石(Mg1-x,Fex)O 是下地幔中含量第二多的矿物，受下地幔的温压条件影响，铁方镁石中二价铁离子（Fe2 ）会由低压下的高自旋态（HS）向低自旋态（LS）转变。
等等，我们先来了解一下，自旋是什么。在量子力学中，自旋是粒子所具有的内禀性质，其运算规则类似于经典力学的角动量，并因此产生一个磁场。或者可以这么理解，是粒子在自己旋转，跳舞，不停歇。
随着地幔压力的变化，二价铁离子的“舞姿”也会发生变化
那么，高低自旋态分别是什么呢？
高自旋状态，是指在一定的晶体场中，氧化态相同的同种过渡元素离子，在其电子构型中，自旋方向一致的不成对电子数为最多时所处的状态。
低自旋状态，是指在一定的晶体场中，氧化态相同的同种过渡元素离子，在其电子构型中，自旋方向一致的不成对电子数为最少时所处的状态。
以Fe2 为例，在铁方镁石原子结构中，铁（Fe）原子处于周围6个氧（O）原子所构成的八面体中心。这种情况下Fe呈正二价，最外层有6个3d轨道价电子，Fe2 的3d轨道能级劈裂成两个eg轨道三个t2g轨道，其轨道占据情况如下：
图注：红色点圈表示自旋向上的电子，蓝色叉圈表示自旋向下的电子，实心圈Fe8 表示原子核与芯电子。内圈为t2g轨道，外圈为eg轨道。
正是由于这样的电子轨道占据，在高自旋情况下5个自旋向上的电子分别占据2个eg轨道和3个t2g轨道，剩下一个自旋向下的电子占据一个t2g轨道，这使得高自旋Fe2 拥有S=2μB的磁矩（单个电子自旋磁矩为1/2μB），而低自旋情况下6个电子3个自旋向上3个自旋向下，两两一对全部占据在t2g轨道上，这时Fe2 磁矩S=0μB。
实验研究表明，高自旋向低自旋转变，是在一定的压力范围内完成，对应在下地幔中就是某一个深度区间，在这个区间内是Fe2 高自旋和低自旋的混合状态。
