C-H-O流体和上地幔的水储量
与地表液态的水不同,地幔中的水主要以OH形式赋存在名义上无水矿物(nominally anhydrous minerals–NAMs,即理想化学式中不含H的矿物,如橄榄石、辉石等)的晶体结构中,构成了所谓的结构水.虽然含量很低(ppm级别),结构水的存在会显著影响矿物和岩石的多种物理化学性质,包括熔点、电导率、部分熔融、离子扩散、流变强度和相变界面等,进而对地幔乃至整个地球的一些地球化学、地球物理学和地球动力学过程产生重要影响.通过活塞圆筒压机和多面砧压机，在1-7GPa、1100~1350℃和橄榄岩饱和的条件下，分别研究了氧化氛围中CO2-H2O流体和还原氛围中CH4-H2O流体对橄榄石中结构水溶解度的影响。结果表明：无论氧化还是还原体系中，橄榄石的红外谱图都在中红外区域(3700~3000cm-1)具有OH的吸收峰，且在高波段(~3700~3450cm-1)和低波段(~3700~3450cm-1)范围都有明显的吸收度；相较于纯H2O体系，无论与CO2-H2O体系还是CH4-H2O体系相平衡的橄榄石都具有显著偏低的结构水溶解度；与已有的非橄榄岩饱和体系研究数据相比，同等条件下橄榄岩饱和且含C-H-O体系中橄榄石的结构水溶解度偏低，高达100倍以上。根据实验结果，在地幔中处于平衡态的橄榄石应当同时具有高波段和低波段的OH吸收峰。然而，天然地幔橄榄石(比如捕掳体、巨晶和斑晶)的红外光谱图中，往往只具有显著的高波段OH吸收峰，这意味着天然样品中橄榄石的源区水信息大都被后期事件改变。上地幔主要是由橄榄岩组成的，根据橄榄石中结构水的溶解度和矿物间水的分配系数，可以对上地幔的水储量进行估计。
橄榄石 结构水 溶解度 上地幔 水储量
杨晓志
南京大学地球科学与工程学院,内生金属矿床成矿机制研究国家重点实验室,南京210023
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2015-12-11（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）