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    我研究團(tuán)隊(duì)揭示地球深部水循環(huán)關(guān)鍵機(jī)制
    2025-04-23 10:06:41   來源:科技日報(bào)

    記者4月22日從蘭州大學(xué)獲悉,該校地質(zhì)科學(xué)與礦產(chǎn)資源學(xué)院巖石圈演化與戰(zhàn)略礦產(chǎn)團(tuán)隊(duì)王寶云博士聯(lián)合國內(nèi)外學(xué)者,通過系統(tǒng)研究含水鋁硅酸鹽晶體結(jié)構(gòu),揭示了地球深部水循環(huán)的關(guān)鍵機(jī)制。相關(guān)研究成果發(fā)表在國際期刊《自然·通訊》上。

    俯沖板塊中的含水礦物是地表水進(jìn)入地球深部的主要攜帶者,探索能夠在地幔高溫高壓環(huán)境下穩(wěn)定存在的含水礦物,是深入理解地球深部水循環(huán)機(jī)制的關(guān)鍵?!叭欢?,諸多含水礦物僅能沿著冷俯沖地溫梯度,在不超過地幔300千米的深度保持穩(wěn)定,代表大洋沉積物的含水鋁硅酸鹽體系是少數(shù)能在地幔正常地溫梯度下穩(wěn)定的含水體系。”王寶云介紹。

    基于此,研究團(tuán)隊(duì)通過電子探針、納米離子探針、拉曼光譜以及單晶X射線衍射等手段,系統(tǒng)研究了該體系含水鋁硅酸鹽的晶體結(jié)構(gòu)。研究人員發(fā)現(xiàn),在地幔過渡帶冷俯沖地溫梯度下合成的含水鋁硅酸鹽的晶體結(jié)構(gòu),普遍呈現(xiàn)有序態(tài);而在正常地溫梯度下合成的含水鋁硅酸鹽的晶體結(jié)構(gòu)則普遍呈現(xiàn)無序態(tài)。

    同時(shí),研究團(tuán)隊(duì)系統(tǒng)分析了各類含水鋁硅酸鹽的晶體結(jié)構(gòu),厘清了它們之間的結(jié)構(gòu)關(guān)聯(lián)。研究發(fā)現(xiàn),晶體結(jié)構(gòu)的無序性在多個(gè)相變過程中起到了關(guān)鍵作用?!袄纾w結(jié)構(gòu)的無序性誘導(dǎo)了羥基黃玉Ⅰ相向羥基黃玉Ⅱ相、Psi相向Al-D相的轉(zhuǎn)變。”王寶云解釋。

    研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步提出,含水鋁硅酸鹽結(jié)構(gòu)中的無序引入了額外的熵,是它們在地幔過渡帶條件下保持穩(wěn)定的關(guān)鍵機(jī)制。同時(shí),這種結(jié)構(gòu)無序性促進(jìn)了更多氫元素?fù)饺刖w結(jié)構(gòu),從而顯著影響地幔深部水循環(huán)過程。

    (受訪者供圖)


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