高温高压下瓦兹利石和林伍德石的OH红外光谱学性质及对大洋--上地幔氢同位素组成的制约

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• 作者：杨晓志Hans KepplerLeonid DubrovinskyAlexander Kurnsov
• 会议时间：2014-10-19
• 关键词：瓦兹利石 ; 林伍德石 ; 红外光谱 ; 氢同位素 ; 高温高压条件
• 作者单位：杨晓志(南京大学地球科学与工程学院,内生金属矿床成矿机制研究国家重点实验室 南京 210046)Hans Keppler,Leonid Dubrovinsky,Alexander Kurnsov(Bayerisches Geoinstitut,Universit(a)t Bayreuth,D-95440 Bayreuth,Germany)
• 母体文献：2014年中国地球科学联合学术年会论文集
• 会议名称：2014年中国地球科学联合学术年会
• 会议地点：北京
• 主办单位：中国地球物理学会
• 语种：chi
• 分类号：P5;TQ3

摘要

本研究使用外加热型金刚石压腔,原位测定了实验合成的含水瓦兹利石和林伍德石的在高温高压条件下的红外光谱。结果显示,两种矿物在地幔过渡带的温压条件下均具有很低的OH伸缩振动频率,比其它常见的矿物(角闪石、蛇纹石、云母、橄榄石、辉石等)都要明显偏低很多。尤其是对林伍德石来说,其OH的仲缩振动吸收峰在过渡带条件下基本在3000cm-1左右。这意味着,在发生水-岩作用时,瓦兹利石和林伍德石与共存的流体相之问具有很大的氢同位素分馏系数。比如,林伍德石发生脱氢去气作用时,其与共存的流体相之问的氢同位素分馏系数在400℃时约为-90‰。这就为解释大洋和上地幔问的氢同位素组成不平衡现象提供了一种可能的机制:大洋的氢同位素组成(0‰)是地球早期去气作用过程中流体和瓦兹利石-林伍德石之问同位素平衡分馏的产物,该过程使得这两种矿物和地幔过渡带具有较低的氢同位素组成(比如-90‰);而现如今上地幔较低的氢同位素组成特征(-80‰),则是对地幔过渡带早期氢同位素组成的某种继承和反映。另一方面,现今正常上地幔流体的氢同位素组成为-80‰左右,如果这种流体与过渡带矿物处于氢同位素组成上的平衡状态,那么现今地幔过渡带的氢同位素组成要更加偏低很多。