【摘 要】
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俯冲带是地球内部重要的循环系统,已有研究发现俯冲带内部中深源地震存在明显的分层,同时各层之间存在着不同的震源机制,特别体现在环太平洋俯冲带区域的中深源地震。其中中源地震(30~300 km)存在的双地震带可以用脱水脆化解释。角闪石在俯冲带区域含量丰富,结构复杂,开展角闪石族矿物脱水动力学对于理解俯冲带区域水的赋存和运移,以及探讨中源地震形成机制具有重要意义。本论文开展了不同升温速率下普通角闪石和透
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俯冲带是地球内部重要的循环系统,已有研究发现俯冲带内部中深源地震存在明显的分层,同时各层之间存在着不同的震源机制,特别体现在环太平洋俯冲带区域的中深源地震。其中中源地震(30~300 km)存在的双地震带可以用脱水脆化解释。角闪石在俯冲带区域含量丰富,结构复杂,开展角闪石族矿物脱水动力学对于理解俯冲带区域水的赋存和运移,以及探讨中源地震形成机制具有重要意义。本论文开展了不同升温速率下普通角闪石和透闪石高温热重实验研究,采用模型法和非模型法(Friedman法)分别计算了脱水过程中的动力学参数,并拟合出脱水最有可能的动力学方程;同时在1.0、2.0和3.0 GPa下开展了普通角闪石高压差热实验研究,主要获得了以下几点认识:1、普通角闪石的热分解发生在848~1473 K范围内,Friedman非模型拟合下普通角闪石脱水最有可能的反应机理为一级反应(F1),但随着反应进程(α)的变化,活化能E变化范围为437~812 kJ/mol,单一的动力学机制难以有效的模拟角普通闪石的脱水过程。作为对比,采用模型法将普通角闪石的脱水曲线分为848~1058 K、1058~1243 K和1243~1473 K三个阶段,每个阶段皆采用n级模型(Fn)进行拟合,整体相关系数为99.953%,第一阶段活化能E为416.6 kJ/mol,指前因子A为1.58×1022 s-1,反应级数n为4.23;第二阶段活化能E为411.4 kJ/mol,指前因子A为2.82×1015 s-1,反应级数n为2.3;第三阶段活化能E为720.9 kJ/mol,指前因子A为2.51×1027 s-1,反应级数n为1.95;本文认为普通角闪石脱水第一阶段属于普通角闪石内部与亚铁连结的羟基发生分解,第二和第三阶段属于普通角闪石内部与镁离子连结的羟基和第一阶段与亚铁连结但未发生反应的羟基发生反应。普通角闪石脱水的流体产生速率为5.4×10-4~1.4×10-5 m3fluid.m-3rock.s-1,相比较于叶蛇纹石的粘性松弛速率,普通角闪石脱水将会产生局部高压进而脆性破裂,进一步导致俯冲带地震的发生。2、透闪石在1130~1340 K发生分解,脱去结构内羟基,采用FWO非模型拟合法得出:随着反应进程α=0.15~0.85,透闪石活化能E=831.6~1311 kJ/mol,整体变化趋势较大,难以采用单一动力学方程进行拟合。3、1.0 GPa压力条件下普通角闪石脱水的初始温度和两个脱水峰值温度分别为1073 K、1133 K和1281 K。2.0 GPa压力条件下普通角闪石脱水的初始温度和两个脱水峰值温度分别为1058 K、1098 K和1318 K。3.0 GPa压力条件下普通角闪石脱水的初始温度和两个脱水峰值温度分别为1073 K、1131 K和1263 K,高温高压条件下普通角闪石的脱水曲线分为两个阶段,与空气气氛下普通角闪石的高温热重实验一致。
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