地幔中水的存在形式和含水量.pdf

第 “卷第期 “ 年月地学前缘中国地质大学“ 北京北京大学 1 “A 1 B ’ “ 地幔中水的存在形式和含水量谢鸿森侯渭周文戈中国科学院地球化学研究所“ 贵州贵阳 “ J R 2 . /“IK4 T . -“L IK4 T . / R ; . “ , “ ’ ’ 5 1 2 ’ . 4 6 5 ’ “ 5 ’ “ , “ 1 * R O . 2 2 M .2 M , M .O * ’ 2 . 2 P 1 1 E R - . “N ’ 1 - .“- N . / - .O * ’ 2 .’ - N 1 1 - . “O . 1 5 2 - .O * ’ 2 .“N ’ ; / . 2 - 1 R P M . 2 - .“. , ’ “- /E . / 2 .* 6 E 1 M 2 N ’ ; / . 2 - M N2 - - , ’ ._IB H * .P ’ . , 1 / . / 1 7 * .M O O . N ’ / .’ 2 - / 7 . . E 7 1 N * .P ’ . , 1 / . / 1 7D ’ R 2 ’ - 2 “[ H * - 2 - 2 , 1 / 2 - 2 . / P - * * .5 ’ M .. 2 - N ’ . E 7 1 N1 - 5 - / . - /N ’ / . Q 2Y . / 1 - * 2 C , , 1 E - / ; 1 * . P ’ . , 1 / . / 2 - /* - ; * R O . 2 2 M .O * ’ 2 . 21 7 1 - 5 - / . ’ / EO 6 1 Y . / .“ * .P ’ . , 1 / . / 21 7 ’ / 2 - - 1 /Z 1 / . ’ / E 1 P . N ’ / .’ .. 2 - N ’ . E H * . P ’ . , 1 / . / 1 7 * . ’ / 2 - - 1 / Z 1 / .’ / E * . M O O . O ’ 1 7 1 P . N ’ / . V N- 2 V \[“’ / E * .P ’ . , 1 / . / 1 71 * . O ’ 1 7 1 P . N ’ / . “U N- 2 F “ [ 0 1 N * - 2“ * .] M ’ / - 61 7P ’ . - /. ’ , * ’ 6 . 1 7N ’ / ., ’ /D .. 2 - N ’ . E G . 2 M 22 * 1 P * ’ N 1 . * ’ /S V[ 1 7P ’ . - /N ’ / .“. Y - 2 2 - / * . ’ / 2 - - 1 /Z 1 / . ’ / E * .M O O . O ’ 1 7 * . 1 P . N ’ / . J 7 * .] M ’ / R - 61 7P ’ . - / * . / . 2 - M N2 - - , ’ ._IB - /N ’ / . 英文名中文名分子式稳定压力温度范围深度范围“““ N 含水矿物 9 M , - . 水镁石 B ;KI“ -“KKI V8 ’S bV A 1 D . ; - . 块硅镁石 B ; -VKI“ -“K\KI “ 8 ’ bV I M N - . 硅镁石 B ;S -K “KI “U -VK XKI “ 1 O - . 金云母 f“B ;0 . “‘ X -XC “K“ I0“0 . “‘ -\K“ “KI“8 ’“ bV * ’ 2 . 含水相 fVB ;\ -\K“ KI“ S8 ’X bV L 1 - 2 - . 黝帘石 3 ’“C -K “KIV8 ’S bV H ’ , 滑石 B ; -VK KI “8 ’S bV H 1 O ’ Z R KI 黄玉 C “ -KVKI“ 8 ’ bV _ - ’ 2 O 1 . 硬水铝石 C K KIX8 ’V bV * ’ 2 . O - ; ; R O M N O . 6 - .B ;绿纤石B ;C -XK“ KISX8 ’S S bV 高密度含水镁硅酸盐_IB * ’ 2 .CC相B ;S -“K\KIXX 8 ’ bV * ’ 2 .99相B ;“ V -“ -XK \KIV ““ V8 ’ b -“ - K VKI V ““ V8 ’ b“ - “ K“ VIX “ 8 ’ b -“aGI“‘VGKXV 8 ’“V b -VK KI“I“KU8 ’ bV “主要资料来源于’ ““这里所给出的深度范围是根据 G P 1 1 E给出地幔岩成分模型’ 在忽略其他含水相的条件下橄榄石和辉石的比例为 S F U \rV “ F “橄榄石水含量质量分数取 F [ 取辉石水含量质量分数的中间值为 F V “[ 计算出上地幔平均水含量质量分数约 F “ V[这个结果在上述由玄武岩水含量估算出的水含量质量分数范围 F \[ F U [ 内根据高温高压实验可估算出上地幔含水量的上限实验表明’ X 在相当于上地幔底部约 V N 的压力温度下橄榄石的水含量可增加至 F “[在相当于上地幔与过渡带边界约V V N 处的压力温度下橄榄石’相将发生相转变形成R橄榄石经测定 R橄榄石含水量质量分数可达“ F V[ 甚至更高 F [ 可见在过渡带的含水量比上地幔的含水量高得多上地幔含水量的上限不可能大于“ F V[ F [ 过渡带和下地幔中水的存在形式 V P U过渡带和下地幔中水的可能存在形式本文采用目前被广泛使用的地球分层模型地幔过渡带的深度范围大致为V X S N 下地幔的深度范围大致为X S “U N’ S在过渡带和 \ 谢鸿森侯渭周文戈“地学前缘（ F S - I F KV B ; S -VI“KV 这种端员组分和无水相端员组分 B ; 0 .“ - KV 之间形成固溶体 - K 钙钛矿相和方镁铁矿单晶的测量通过谱学分析认为B ; - K 钙钛矿相和方镁铁矿中的KI a属于结晶定向结构水\ K R 0 . K R - K “体系中矿物橄榄石辉石等的高温高压相变资料我们绘制B ; K R 0 . K R - K “ 体系在 b的高压相图及其对应的地球深度图 P 1 1 E给出的地幔岩模型可以认为过渡带和下地幔主要由橄榄石和辉石组成总含量接近 U [ K‘ 0 . Kg F U 摩尔分数比 U “ - KV的相图可看出在过渡带上界V N V8 ’ V b ’ R 橄榄石相变为R橄榄石* 在过渡带的下界X S N “ V 8 ’V b R 橄榄石分解为钙钛矿相‘方镁石 K R 0 . K R - K “体系在 b的高压相图 0 - ; F * ’ 2 .E - ’ ; ’ N7 1 B ; K R 0 . K R - K“2 6 2 . N’ b’ / E* - ; *O . 2 2 M . 图中的矿物缩写’ .’B ; K R方镁石*0 1’B ; “ - KVR镁橄榄石*’ T ’ E 2 . 6 - .*’G - / ; P 1 1 E - .* - KR顽火辉石*J ’ 钛铁矿相* 5’ 钙钛矿相*k Z’ - K“R石英*3 2’ 柯石英* ’ 斯石英*TM’ 0 . K R方铁矿*0 ’’0 .“ - KVR铁橄榄石* - K 的高压相图表明在过渡带的深度范围内由辉石相变形成的高压含水相包括单斜顽火辉石斯石英和钛铁矿 K R - K“R I“K体系的相变实验并计算出了在实验产物中共生的橄榄石高压相和辉石高压相之间的水的分配系数 - K 的高压相变产物单斜顽火辉石钛铁矿相和斯石英的水含量 - K 的钙钛矿相辉石的其他多个高压相都可以忽略综上所述我们认为过渡带和下地幔的上部 V N 中的主要含水相为R橄榄石和 R 橄榄石下地幔下部 “U N 中的主要含水相是钙钛矿和方镁铁矿表RD ’ 7 * / O 9 * * / ’ Q *等; 6 2 O - 2RO R2 体系高压实验结果 U U“ H ’ D .“G M /, 1 / E - - 1 / 2’ / EO ’ - - 1 /, 1 . 7 7 - , - . / 2 - / . 2 M - / ;O * ’ 2 . 21 7B ; K R - K“R I“K2 6 2 . N ’ 7 . 9 1 7 ’ / R 3 ’ 2 ’ / 1 5 ’. ’ 压力“8 C J W W . /- / * .E . . O’8 . 1 1 ; - , ’ ’ . - 2 N 1 1 ; - , ’ M D - 2 * - / ;I 1 M 2 .“ ’ S R S \- /3 * - / . 2 . \’ . - 2 N 1 1 ; - , ’ ’I - ; * . D . P . . // 1 N - / ’ 6’ / * 6 E 1 M 2N - / . ’ 2 - / * . B ; K R - K“R I“K2 6 2 . NM O 1“ V8 1 “ ’ H 1 0 46 5 ’ “ 5 ’ ’ ’ 0 “ \ “’“ U R “ “ “ * ’ -’ * ’ / ; * ’ - . 1 O .’2 M D - 2 * - / ;I 1 M 2 . U S X’ V - /3 * - / . 2 . 参考文献谢鸿森地球深部物质科学导论B北京’ 科学出版社 U U S’ V R X U V朱永峰张传清硅酸盐熔体结构学B北京’ 地质出版社 U U X’U \ S滕吉文固体地球物理学概论B北京’ 地震出版社“ ’ S R S \ U侯渭谢鸿森陨石成因与地球起源B北京’ 地震出版社 “ ’“ S 张有学尹安地球的结构演化和动力学B北京’ 高等教育出版社“ “’ S R S “艾伦3 T物理量和天体物理量B杨建译上海’ 上海人民出版社 U S X’ V