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中國科大建立高溫高壓富水條件下巖石熔融溫度測定新技術(shù)

2022-05-30 09:23:56來源：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)· 閱讀量：92 評論

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導(dǎo)讀：俯沖帶是大洋板塊向地球深部俯沖，引發(fā)地震和火山活動，實現(xiàn)地表與深部之間物質(zhì)循環(huán)的重要場所。

　　近日，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)地球和空間科學(xué)學(xué)院教授倪懷瑋研究團(tuán)隊通過實驗技術(shù)創(chuàng)新，建立了用電導(dǎo)率突變在高溫高壓富水條件下原位確定巖石熔融溫度的方法，為解決關(guān)于地球俯沖帶熔融條件的爭議奠定了基礎(chǔ)。相關(guān)研究成果以Determination of the H2O-Saturated Solidus of Albite by Electrical Conductivity為題，發(fā)表在Journal of Geophysical Research-Solid Earth上。
 
　　俯沖帶是大洋板塊向地球深部俯沖，引發(fā)地震和火山活動，實現(xiàn)地表與深部之間物質(zhì)循環(huán)的重要場所。大洋板塊經(jīng)過海水熱液蝕變，因而俯沖帶環(huán)境富含水以及其他揮發(fā)分，它們對巖石的相變可產(chǎn)生重要影響。俯沖帶深部的巖石在高溫高壓富水條件下的熔融溫度仍存在爭議，不同實驗研究獲得的固相線溫度(即起始熔融溫度)相差可高達(dá)500度，這是由于傳統(tǒng)實驗體系在淬火過程中會發(fā)生復(fù)雜變化，難以從實驗產(chǎn)物中辨識熔融與否。
 
　　為了解決這一難題，倪懷瑋團(tuán)隊開發(fā)了用電導(dǎo)率突變在高溫高壓富水條件下原位確定巖石熔融溫度的方法。本研究以鈉長石-水作為實驗體系，將阻抗分析儀的探針接入活塞圓筒壓機(jī)，在0.35-1.7 GPa和200-1250°C條件下監(jiān)測體系電導(dǎo)率的變化。結(jié)果顯示，體系的電導(dǎo)率在較窄溫度區(qū)間范圍內(nèi)發(fā)生顯著變化(圖1)，最大突變達(dá)到60倍。電導(dǎo)率突變所對應(yīng)的溫度與文獻(xiàn)中公認(rèn)的鈉長石-水體系相圖高度吻合(圖2)。該研究為解決關(guān)于俯沖帶板片和地幔楔熔融條件和熔融過程的爭議奠定了良好基礎(chǔ)。
 
　　研究工作得到國家重點研發(fā)計劃變革性技術(shù)關(guān)鍵科學(xué)問題專項“超臨界地質(zhì)流體的性質(zhì)和效應(yīng)”項目、國家自然科學(xué)基金、中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費專項資金及統(tǒng)籌推進(jìn)世界一流大學(xué)和一流學(xué)科建設(shè)專項資金的支持。
 
　　圖1.鈉長石在富水條件下熔融時電導(dǎo)率升高幾十倍
 
　　圖2.電導(dǎo)率突變溫度與鈉長石-水體系相圖高度吻合
 
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