地球深层高压硅矿物无水
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2024-08-08 16:05:06
摘要 在地球俯冲带，水通过名义上无水矿物 (NAM) 和大洋板块中的含水矿物与海水发生反应，被输送到深层地幔中。因此，确定含水矿物的稳定场和...
在地球俯冲带，水通过名义上无水矿物 (NAM) 和大洋板块中的含水矿物与海水发生反应，被输送到深层地幔中。因此，确定含水矿物的稳定场和含水量对于了解地球深层内部的水循环过程非常重要。SiO 2矿物普遍存在于构成地球表面的地壳(大陆地壳和洋壳)中。石英在地球表面是稳定的，而超石英在地球的地幔过渡带和下地幔中是稳定的。最近的研究表明，SiO 2超石英保留了大量的水(>1 wt%)，被认为是下地幔中的主要水载体。据观察，在水饱和系统中，超石英的晶胞体积会随着水的溶解而过度膨胀(过量体积)。然而，由于无法在水饱和条件下在良好控制的高压和高温下进行观察，因此在之前的研究中观察到斯石英过度体积膨胀的温度和压力条件有所不同。
发展了一种利用多砧装置对高温高压下饱和水体系进行原位X射线观测的新技术，研究了在10-30 GPa和高达1300℃的温度下SiO 2斯石英的晶胞体积变化。研究发现，只有在第一次结晶之后，SiO 2 斯石英的晶胞体积才明显大于无水斯石英。实验结果表明，最大体积膨胀率为3.8%，且过剩体积随温度和时间的升高而迅速减小，在700℃以上时晶胞体积几乎等于无水值，并且随后在温度降低过程中没有观测到过剩体积。因此，水溶解在SiO 2 斯石英中可能是一种亚稳态现象，至少在下地幔顶部，含水SiO 2 斯石英不太可能是稳定相或重要的水载体。
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