我校在高温高压实验科学取得重要进展-中国地质大学(武汉)研究生院

我校在高温高压实验科学取得重要进展

作者: 时间:2018-05-14 点击数:

(通讯员 许峰)近日,我校地质过程与矿产资源国家重点实验室金振民院士、郭新转副教授研究团队,在地球科学领域国际顶级期刊《Geology》上发表了研究论文《多硅白云母的脱水及其对俯冲带高导异常的启示》(Dehydration of phengite inferred by electrical conductivitymeasurements: Implication for the high conductivity anomaliesrelevant to the subduction zones)。

地球物理资料表明,与俯冲板块相关的上地幔相比正常上地幔(如北太平洋板块下)都表现出明显的高导特征,尤其在阿根廷中部以下250-300km的深度出现明显的高导异常,这些高导异常很可能与俯冲板块的脱水有关。多硅白云母是洋壳沉积层以及玄武岩层中主要的含水、含钾矿物(最高到40 vol%),在冷俯冲带内可以稳定到10 GPa(300 km),其在300km的分解产生的富钾流体可能是解释250-300km高导异常的关键。

然而关于多硅白云母电导率的实验研究尚处空白阶段。该团队通过高温高压实验发现多硅白云母脱水生成的富钾流体可提升全岩的电导率10000倍(图一),因而可以用富钾流体来解释深俯冲过程出现的高导异常。团队通过Cube模型定量计算了在深俯冲带内出现高导异常时可能的流体含量。在北菲律宾海以下250-300km深度的高导异常可能是由多硅白云母分解产生的、体积含量不超过0.9%富钾流体造成;而出现在阿根庭中部以下250-300km深度的高导异常可能由体积含量低于3%的富钾流体造成。多硅白云母对于洋壳内钾在深部的循环也起到关键作用。通过对比北菲律宾海及阿根廷中部地温曲线与相平衡实验界定的多硅白云母的稳定区间,洋壳俯冲到这些区域下约300km深度时,洋壳内富钾的含水矿物——多硅白云母最后分解脱水,因此,洋壳不会进一步产生钾交代作用。

该研究成果受国家自然科学基金重大项目、国家重点研发计划、国家自然科学面上基金、中央高校基本科研业务费专项基金的资助。该文第一作者为地球物理与空间信息学院硕士研究生陈思博,第二作者及通讯作者为地质过程与矿产资源国家重点实验室郭新转副教授。

全文链接:

Chen, S (Chen, Sibo); Guo, XZ (Guo, Xinzhuan); Yoshino, T (Yoshino, Takashi); Jin, ZM (Jin, Zhenmin); Li, P (Li, Ping). 2018.

Dehydration of phengite inferred by electrical conductivity measurements: Implication for the high conductivity anomalies relevant to the subduction zones. Geology, 46(1): 11-14.

https://doi.org/10.1130/G39716.1


图一 多硅白云母脱水前后的电导率

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