石墨对岩石圈地幔电导率的影响

摘要

近年来的地球物理学观测揭示岩石圈地幔(80-140 km),尤其是一些构造稳定而古老的克拉通地区存在高电导率异常(10-2～10-0.5 S/m),比如加拿大的Slave Craton,南美洲的Brazilian craton.岩石学研究表明这些稳定而古老的克拉通地区是不含水的,而且温度相对较低.由于石墨具有良好的导电性(其电导率是海水或硅酸盐熔体的103～105倍),即使含有微量碳,也能够极大增强岩石电导率,因而含碳假说常被用来解释岩石圈地幔观测到的高电导率异常.本研究中以橄榄石+不同含量石墨粉、人造单晶橄榄石颗粒边界碳膜为样品，在上地幔温压条件下(1-3GPa、500-1700K)系统研究了碳膜在橄榄石颗粒边界的稳定性。研究结果表明碳膜在橄榄石颗粒边界是不稳定的，其连接性很容易被打破，不可能在地质学时间尺度内长期稳定存在；还利用实验结果对可能导致上地幔高导异常的碳含量做出了可靠制约。