地幔转换带中的水含量和分布-来自瓦兹利石声速的启示
编号:1902
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更新:2023-04-10 22:09:08 浏览:464次
口头报告
摘要
当前学术界获取的瓦兹利石弹性性质仍然差异明显且缺乏系统性,特别是采用不同技术手段获取到的弹性模量的压力偏导。如布里渊散射技术得到的KS'和G'值分别在4.1-5.2和1.1-1.9范围,而运用超声干涉技术得到的值普遍在4.2-4.8和1.4-1.7范围。作者在中国科学院大学高压科学中心搭建了高压超声测量平台,并测量了“干”的瓦兹利石(Fe#=9)高压下的纵波和横波波速。本实验结果显示了较高的波速对压力的依存性,且有明显的二阶偏导关系。基于本次测量结果,运用有限应变状态方程,我们拟合得到的体积弹性模量的压力偏导值明显高于以往报道的结果(Li et al., 2001; Liu et al., 2009),与近期发表的含水瓦兹利石的结果相当(Zhou et al., 2021)。另外,我们获取到的剪切弹性模量与前人结果比较一致。基于本实验结果,作者计算了橄榄岩地幔模型在转换带的速度和密度结构,认为干的地幔橄榄岩无法解释当前的地球物理模型(如PREM、ak135等)。结合含水瓦兹利石的研究结果(Mao et al., 2011; Zhou et al., 2021),作者也计算了水含量对地幔岩速度结构的影响,然而所有计算结果均无法契合地幔转换带超高的速度梯度(∂VP/∂P和∂VS/∂P。基于此,作者提出地幔转换带“水含量梯度”的模型,认为转换带含水量随深度呈递减关系。该模型能很好的契合转换带的高速度梯度,但目前仍缺乏直接的地球物理证据。尽管如此,目前部分实验结果显示瓦兹利石和林伍德石的水含量随温度压力递减;俯冲板片的脱水深度显示大量的水会被释放进入转换带上部,而只有极少量的水会进入转换带下部。水在转换带中的再分配,特别是在瓦兹利石-林伍德石之间的扩散分配,很可能在地质年代尺度上导致水在纵向上的梯度分布。
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