橄榄石的同系温度与不同变形条件下的组构转换

摘要

橄榄石在不同变形条件下的组构及其形成机制不仅是探索上地幔变形历史和动力学演化的基础,也为解释上地幔地震波各向异性等地球物理观测资料提供了重要约束.由于橄榄石的成分、含水量和变形条件的差异,如何对比天然橄榄岩的组构和不同变形实验获得的橄榄石组构一直是个难题.。同系温度（homologoustemperature）在冶金学、材料学等领域被广泛使用，定义为晶体的温度（T）与其熔点（Tm）的比值，即T/Tm，温度的单位是K。由于晶体的熔点受控于原子间的结合力，不同晶体的流变学性质可以通过同系温度对比。天然橄榄石(Mg,Fe)2SiO4是镁橄榄石（Mg2SiO4）和铁橄榄石（Fe2SiO4）形成的连续类质同象系列。BowenandSchairer(1935)建立了(Mg,Fe)2SiO4在1个大气压下的熔融相图，并预测橄榄石熔点随着压力增加而线性提高。之后的实验发现镁橄榄石和铁橄榄石的熔点随压力的变化遵循Simon公式，并受到橄榄石相变的影响。由于缺乏高压下的(Mg,Fe)2SiO4熔融实验，橄榄石的同系温度在上地幔流变学方面的应用还非常有限。(Mg,Fe)2SiO4的熔点随含铁量和含水量的增加而降低，随压力增加而增加。本研究根据前人对镁橄榄石和铁橄榄石的熔融实验结果，使用广义混合率建立了6GPa下无水橄榄石(Mg,Fe)2SiO4的熔点与含铁量和压力的经验关系。然后使用T/Tm来对比不同变形条件下橄榄石的变形机制和组构，从而为研究橄榄石的组构转变和上地幔地震波各向异性提供新的认识。