超深地幔新型水岩反应与地幔不均一性
摘要
地球深部可能蕴藏着相当于数个大洋的水资源，这些水通过板块俯冲和火山作用构成了地球深部水循环系统。由于水的物理化学性质受到热环境的显著调控，其在地球内部的分布呈现出明显的非均一性。410-660km的地幔过渡带被认为是水的储库，而部分深俯冲的板块甚至可能穿透地幔过渡带底部，使得水能够到达约2900km的地幔底部。本文以地球的下地幔（深度660~2900km）中的水及含水矿物相为主要研究对象，综述了近十年来在下地幔含水相、水岩反应以及水循环示踪等方面的研究进展。特别关注地幔超深部高温高压环境下水分子化学性质的显著变化，讨论由此引出了‘超深新型水岩反应’的概念。浅部含水矿物相的化学基础是O‒2和H1组成的羟基；然而，在超深地幔中，氧可能呈现O‒1的化学价态；氢则可能处于高流动性的超离子态，这导致传统意义上的骨架元素氧逐渐展现出挥发性元素的特性。这种发生在地球深部的新型化学现象预示着深部可能存在新的物质形态，它们具有低波数、高电导率等可识别的地球物理特征，这为示踪深部水循环奠定了物理基础，并可能间接调控着地球浅部乃至地表的宜居环境。
引用本文（GB/T 7714）
承禾 白, Zhixue Du, Qingyang Hu. 超深地幔新型水岩反应与地幔不均一性[J]. SCIENTIA SINICA Terrae, 2025.
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