陈思博(硕士研究生), 郭新转* 等. GPMR国家重点实验室 GEOLOGY, JAN 2018, Dehydration of phengite inferred by electrical conductivity measurements: Implication for the high conductivity anomalies relevant to the subduction zones

2018年1月，《GEOLOGY》刊发了我校地质过程与矿产资源国家重点实验室郭新转副教授研究团队的研究论文：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）。硕士研究生陈思博为该文第一作者，郭新转副教授为第二作者及通迅作者。

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：在2.3-8GPa和500-900K，多硅白云母的电导率随温度升高而增大，随压力的升高而降低，导电机制为氢传导机制。当压力升高到12GPa，温度升高到850K时，多硅白云母开始脱水，电导率急剧增大4个数量级。特征性的阻抗谱图以及对实验后样品的结构和化学成份分析证明电导率的急剧变化由多硅白云母脱水产生的富钾流体造成。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。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。

论文信息：

Title：Dehydration of phengite inferred by electrical conductivity measurements: Implication for the high conductivity anomalies relevant to the subduction zones

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

Source ：GEOLOGY, 46(1): 11-14

DOI: 10.1130/G39716.1

Published: JAN 2018

论文链接: https://doi.org/10.1130/G39716.1