【摘 要】
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660公里地震波不连续界面作为上下地幔的分界面,主要是由后尖晶石相变造成的(Ito and Takahashi,1989;Irifune et al.,1998),即林伍德石分解生成布里奇石和铁方镁石.由于该相变的克拉珀珑斜率为负值,所以会对地幔对流产生阻碍作用,从而阻碍了上下地幔的物质交换,例如俯冲板块到达660公里界面会被阻滞.对于后尖晶石的相变大都是在大压机(multi-anvil pres
【机 构】
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中国地质大学地质过程与矿产资源国家重点实验室 湖北省武汉市洪山区鲁磨路388号,430074
【出 处】
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2016年全国矿物科学与工程学术研讨会
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660公里地震波不连续界面作为上下地幔的分界面,主要是由后尖晶石相变造成的(Ito and Takahashi,1989;Irifune et al.,1998),即林伍德石分解生成布里奇石和铁方镁石.由于该相变的克拉珀珑斜率为负值,所以会对地幔对流产生阻碍作用,从而阻碍了上下地幔的物质交换,例如俯冲板块到达660公里界面会被阻滞.对于后尖晶石的相变大都是在大压机(multi-anvil press)里进行的,而通过大压机高温高压原位测量发现的后尖晶石相变压力要比实际观察值小1~2GPa,即相变深度要浅50公里左右. 另外,通过大压机原位测量得到的克拉珀珑斜率的绝对值(-1.3~-0.4 MPa/K)也明显小于地震观测所得(-3.0~-2.5 MPa/K.另一方面,激光加温金刚石压腔实验:分别利用Mg2SiO4单一组分和原生地幔岩(pyrolite)成分验证了后尖晶石相变的压力和克拉珀珑斜率都与地震观测相吻合,即后尖晶石相变与660公里界面是吻合的,而不需要考虑其它影响因素(如矿物中的结构水).而导致大压机原位测量与激光加温DAC结果之间出现差异的主要原因是现有的压标物质Pt和Au的高温高压状态方程之间存在着显著差异,需要进一步的测定工作。另一方面,大压机在高压下的温度测量以及DAC激光加温时的温度测量间的差异也有待于进一步探讨。另一方面,在660公里不连续面附近,除了有后尖晶石相变以外,还有后石榴石相变和后秋本石相变,即石榴石和秋本石像布里奇石的相转变。因为在地幔转换带的下半部分,除了有60%左右的林伍德石外,还有30%的石榴石和大约10%的秋本石,在660公里不连续面附近。林伍德石,石榴石和秋本石都陆续会相变生成布里奇石,进而导致布里奇石是下地幔中最普遍和重要的硅酸盐矿物,占据了下地幔体积的70~80%。新近的高精度地震观测还发现,上升的地幔柱可以顺利通过660公里不连续面而进入地幔转换带,这说明高温下,后石榴石相变在660公里不连续面处起了主导作用,而该相变的克拉珀珑斜率是正值,对地幔对流有促进作用。因此,在不同的温度条件下,不同的相变规律对660公里界面起着主导作用,由于其不同的克拉珀珑斜率,对地幔的物质交换与对流将产生不同影响。
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