水与地幔熔融

摘要

地幔和地壳岩石所含微量的水对于地球内部的绝大多数熔融过程都发挥了关键作用.岩浆作用主要发生在板块边界(俯冲带和洋中脊).在大洋俯冲带,俯冲板片释出的水可以诱发上覆地幔楔甚至板片自身发生熔融,有可能形成超临界流体.关于板片表层地壳岩石部分熔融和超临界流体产生的物理化学条件的认识仍存在争议.在洋中脊，水和CO2使上涌地幔发生熔融的起始深度增加，熔融比例增大．地球深部的低程度熔融主要发生在层圈边界，如岩石圈和软流圈边界、上地幔和过渡带边界、过渡带和下地幔边界等，其成因一般认为与边界两侧矿物储水能力的差异有关．水可以促进岩石熔融的根本原因在于水是一种不相容组分，强烈倾向于富集在硅酸盐熔体相(矿物－熔体的水分配系数远小于1)，从而令其吉布斯自由能降低．前人对水在橄榄石、辉石和石榴石等地幔矿物与熔体之间的分配行为已经研究得比较充分，但水在长石等地壳矿物与熔体之间的分配系数尚未得到准确测定，水对硅酸盐熔体密度和迁移性质的影响也需要进一步开展高温高压实验和计算制约．