橄榄岩和辉石岩的电导率与含水量:追踪上地幔含水量的分布

摘要

本研究对华北克拉通新生代玄武岩携带的橄榄岩和石榴辉石岩包体进行含水量和高温高压下的电导率测量，并与理论计算结果对比探讨样品的主控导电机制。结果表明阳原、汉诺坝、鹤壁和女山新生代碱性玄武岩中橄榄岩包体的橄榄石含水量非常低(2-13ppm H20)，全岩的结构水含量由辉石控制。根据斜方辉石的含水量确定了橄榄岩的三种含水状态:富水(>120ppm)，贫水(40-90 ppm)，干燥(～lppm)。根据橄榄岩样品高温高压下的电导率测量结果，建立了样品电导率随温度的Arrhenius方程，结果表明橄榄岩的导电率主要受到矿物组成和温度的控制，对含水量和压力并不敏感，活化能在1.1-1.5eV，主控的导电机制是小极化子跃迁。根据前人对橄榄石和辉石的电导率研究，使用Hashin-Shtrikman平均计算样品的电导率。与实验结果对比，发现全岩的电导率主要由橄榄石控制，小极化子跃迁和质子导电机制同时起作用。