上地幔以及转换带中含水硅酸盐的晶体结构与热力学状态方程

摘要

水对地幔硅酸盐矿物的物理化学性质,运移迁徙以及热稳定性都有着显著的影响.研究水在地幔矿物中的赋存机制及地球深部的水循环过程,是当今世界矿物学与地球科学领域内的热点和重点之一,这对了解地球深部的岩石矿物学与诸多地球动力学过程都有着深远的意义.对含水矿物晶体结构的分析将有助于从微观机制上认识水（羟基）在硅酸盐矿物中的赋存机制。本研究通过不同含水量的瓦兹利石和林伍德石晶体结构分析，深入探讨氢离子在名义无水矿物中的取代机理；通过比较合成的和天然的粒硅镁石和斜硅镁石样品，系统分析氟，钛，铁元素对其晶体结构的影响。除了探讨晶体结构之外，还将通过高温高压试验数据，阐述水对上述硅酸盐矿物的热力学状态方程的影响。结晶水的进入将会使得矿物的热膨胀系数与压变系数明显增加，这将对上地幔及转换带的动力学产生深远影响。