东北大学 显示板块衍生含水流体在俯冲带中迁移的图解
学分:东北大学 一组研究人员发现了更多关于地球表面下颗粒尺度流体连通性的信息，为潜没带的流体循环和地震速度异常提供了新的线索
岩石圈板块在会聚边界碰撞
在这里，密度较小的海洋岩石圈俯冲到大陆板块之下，由于在高压和高温下的渐进变质反应，释放出大量的水
释放的水可以渗入位于俯冲的海洋岩石圈和大陆地壳之间的地幔楔
在俯冲带中循环的流体对岩浆起源、地球内部和表面之间的全球物质交换以及地震活动有着重要的影响
二面角(θ)——两个相交平面之间的角度——是揭示地球内部含流体的深层岩石——主要由橄榄石组成的岩石——的流体连通性和迁移机制的关键
虽然H2O是俯冲带流体的主要成分，但流体中的微量成分会对橄榄石的润湿性产生显著影响
橄榄石和流体之间的二面角证明了这一点
盐(氯化钠)和非极化气体如CO2是俯冲带流体的两个重要组成部分，它们显著影响橄榄石和流体之间的二面角
已知在橄榄石不与CO2反应的条件下，CO2会增加橄榄石-流体θ
然而，最近的一项研究表明，即使氯化钠浓度很低，氯化钠也能有效地降低橄榄石流体的θ
氯化钠和二氧化碳对橄榄石流体θ有相反的影响，这一因素阻碍了研究者对俯冲带流体运移的认识
澄清在橄榄石+多组分(H2O-CO2-氯化钠)流体系统中氯化钠和CO2对θ的竞争效应，可以帮助研究人员理解具有更真实地幔楔成分的含水流体的连通性；从而使流体分布的绘图更容易
为此，来自东北大学的博士生黄永胜、中村道彦教授和博士后研究员中谷隆之与来自拜罗伊特大学的凯瑟琳·麦库姆教授一起工作
研究小组试图在1-4 GPa和800-1100℃的条件下，约束橄榄石+H2O-CO2流体和橄榄石+H2O-CO2-氯化钠(多组分)流体系统中的θ
在H2O-CO2体系中的结果表明，在1 GPa和800-1100℃时，以及在2 GPa和1100℃时，CO2倾向于增加θ
相比之下，在相对高压和低温条件下，CO2将θ降低到60°以下
在这里，橄榄石部分与CO2反应形成菱镁矿和斜方辉石(opx)
对橄榄石-菱镁矿+h2oan和橄榄石-opx+h2os系统的附加实验表明菱镁矿或opx降低了橄榄石-流体θ
这意味着共存矿物通过改变流体化学影响橄榄石-流体界面能
多组分体系结果表明，氯化钠对θ的影响比CO2大得多
引人注目的是，在所有含菱镁矿和opx的多组分体系中，θ都小于60°
“我们的研究表明，含CO2的多组分含水流体可以在2 GPa以上的压力下通过互连网络渗透到上覆板块，这有利于显著的弧前流体循环，并证实了在弧前地幔楔中检测到的高电导率异常的来源，”Nakamura说
含水流体和硅酸盐熔体对地震波速度的对比效应可能允许绘制地幔楔中的部分熔体
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