高温高压下角闪石脱氢对电导率的影响及地球物理意义

摘要

广泛存在于俯冲带前弧和背弧区域以及中下大陆地壳的高导异常(电导率高达1S/m),通常被解释为由含水矿物在高温下脱水产生的水流体所致.角闪石作为中地壳重要的矿物组分和俯冲带主要的含水矿物,其电导率很大程度上影响着这些区域的电学性质.此外,在相应的地球内部高温高压环境下角闪石脱水很可能为这些高导异常提供重要的水源.本研究在350～900°C和0.5～2.0GPa 条件下,利用交流阻抗谱技术在多面顶高温高压设备上对天然含铁角闪石的电导率进行了原位测量,实验观察到角闪石在高温高压下发生了氧化-脱氢反应,相应的阻抗谱和电导率有非常明显的变化.利用其实验结果并结合野外大地电磁测深数据以及地壳和俯冲带热结构数据,对这些区域的高导异常提供了一个全新的解释.