GM3礦物的時(shí)空分布

1、 不同礦物礦物在地球地球中就位就位， 空間位置空間位置 溫壓位置溫壓位置 礦物的空間分布與地球內(nèi)部各圈層礦物的空間分布與地球內(nèi)部各圈層 的物質(zhì)成分和物理狀態(tài)有密切的關(guān)系的物質(zhì)成分和物理狀態(tài)有密切的關(guān)系。 地球內(nèi)部地球內(nèi)部溫度溫度（t）、壓力壓力（P）的總體變化總體變化是深度深度（h）的函數(shù)函數(shù)。在不同的帶內(nèi)，由于在不同的帶內(nèi)，由于物質(zhì)成分物質(zhì)成分和和物理狀態(tài)物理狀態(tài)存在明存在明顯差異，因而導(dǎo)致所形成的顯差異，因而導(dǎo)致所形成的礦物種類礦物種類及數(shù)量的巨及數(shù)量的巨大差別。大差別。 地球礦物學(xué)模型地球礦物學(xué)模型(E.K.拉扎連柯拉扎連柯) 礦物的穩(wěn)定域穩(wěn)定域由礦物反應(yīng)平衡線礦物反應(yīng)平衡線 限制。 地

2、球礦物學(xué)模式地球礦物學(xué)模式 地核：內(nèi)地核：金屬氫化物和碳化物地核：內(nèi)地核：金屬氫化物和碳化物 外地核：金屬、金屬氧化物和碳化物混合外地核：金屬、金屬氧化物和碳化物混合 地幔：下地幔：均質(zhì)狀態(tài)地幔：下地幔：均質(zhì)狀態(tài) 地幔過渡帶：礦物相變地幔過渡帶：礦物相變 上地幔：上地幔：地幔巖（Pyrolite） (橄欖石、斜方輝石、透輝石橄欖石、斜方輝石、透輝石-硬玉、鎂鋁榴石硬玉、鎂鋁榴石)地殼：地殼：迄今已知的礦物有迄今已知的礦物有3000多種，大多分布在地殼中。多種，大多分布在地殼中。 礦物的形成與元素的豐度密切相關(guān)。礦物的形成與元素的豐度密切相關(guān)。 -Q -Q科石英形成條件：科石英形成條件：3510

3、8Pa，500-800斯石英形成條件：斯石英形成條件：125108Pa 1200-1400金屬及金屬氫化物及碳化物之混合物地球礦物學(xué)模型地球礦物學(xué)模型 一一、地殼部分地殼部分 地殼中礦物在橫向上具有區(qū)域性差別，地殼中礦物在橫向上具有區(qū)域性差別， 在縱向上的分布特征：從玄武巖層在縱向上的分布特征：從玄武巖層花崗巖層花崗巖層變質(zhì)巖層變質(zhì)巖層沉積巖層，礦物種和數(shù)量都不斷增沉積巖層，礦物種和數(shù)量都不斷增多。多。 1溫壓范圍分布溫壓范圍分布 silicates： 地殼地殼中，按t由低低 高高， 礦物排列礦物排列的順序順序： 蒙脫石蒙脫石 高嶺石高嶺石 葉蠟石葉蠟石 絹云母絹云母 白云母白云母 微斜長石微

4、斜長石 透長石透長石 滑石滑石 綠泥石綠泥石 黑云母黑云母 普通角閃石普通角閃石 斜方輝石斜方輝石 2不同巖石類型中的礦物分布不同巖石類型中的礦物分布 巖漿巖巖漿巖 沉積巖沉積巖 變質(zhì)巖變質(zhì)巖 Q 石英石英 12.4 30.0 18.3 Fsp 長石長石 60.0 9.0 27.5 mica 云母云母 3.8 23.0 30.9 Am 角閃石角閃石 1.7 2.2 Px 輝石輝石 12.0 7.1 高嶺石高嶺石 12.0 0.7 蒙脫石蒙脫石 5.5 玄武巖層玄武巖層：主要成分相當(dāng)于輝長巖和玄武巖類，主要分主要成分相當(dāng)于輝長巖和玄武巖類，主要分布于洋殼和陸殼的底部。布于洋殼和陸殼的底部。在該層

5、底部，由于溫度和壓力的增高，輝長在該層底部，由于溫度和壓力的增高，輝長巖類可能變成麻粒巖。巖類可能變成麻粒巖?；猿詭r中的主要礦物：基性超基性巖中的主要礦物：橄欖石、輝石、角閃石、石榴石、斜長石、橄欖石、輝石、角閃石、石榴石、斜長石、鉻鐵礦、銅鎳硫化物、鉑族元素、金剛石、鉻鐵礦、銅鎳硫化物、鉑族元素、金剛石、自然鉻等。自然鉻等。花崗巖層花崗巖層：主要包括各種長英質(zhì)的巖漿巖和變質(zhì)巖組成。主要包括各種長英質(zhì)的巖漿巖和變質(zhì)巖組成。主要分布在陸殼的上層，洋殼則缺乏。主要分布在陸殼的上層，洋殼則缺乏?；◢弾r類巖石的主要礦物：石英、堿性長石、花崗巖類巖石的主要礦物：石英、堿性長石、斜長石、黑云母、鋯石

6、、褐簾石、獨(dú)居石等。斜長石、黑云母、鋯石、褐簾石、獨(dú)居石等?；◢弬ゾr：長石、石英、云母、晶質(zhì)鈾礦、花崗偉晶巖：長石、石英、云母、晶質(zhì)鈾礦、錫石、黃玉、綠柱石、電氣石、鈮鉭鐵礦等。錫石、黃玉、綠柱石、電氣石、鈮鉭鐵礦等。長石以堿性長石為主，包括正長石、微斜長長石以堿性長石為主，包括正長石、微斜長石和鈉長石，廣泛發(fā)育的是條紋長石。云母石和鈉長石，廣泛發(fā)育的是條紋長石。云母以以2M1型白云母最普遍。型白云母最普遍。變質(zhì)巖層：變質(zhì)巖層：一些巖漿巖和沉積巖在地殼內(nèi)部由于受到溫度、壓一些巖漿巖和沉積巖在地殼內(nèi)部由于受到溫度、壓力以及化學(xué)活動(dòng)性流體的作用，往往使其礦物組合力以及化學(xué)活動(dòng)性流體的作用，往往使

7、其礦物組合和結(jié)構(gòu)構(gòu)造被重新改造，從而轉(zhuǎn)變成在新的地質(zhì)環(huán)和結(jié)構(gòu)構(gòu)造被重新改造，從而轉(zhuǎn)變成在新的地質(zhì)環(huán)境中平衡穩(wěn)定的各種類型的變質(zhì)巖。變質(zhì)巖層約占境中平衡穩(wěn)定的各種類型的變質(zhì)巖。變質(zhì)巖層約占地殼總體積的地殼總體積的27.4%，它們的成分受原巖成分的制，它們的成分受原巖成分的制約，主要分布在陸殼。約，主要分布在陸殼。在論述區(qū)域變質(zhì)巖中礦物的分布時(shí)，必須結(jié)合物質(zhì)在論述區(qū)域變質(zhì)巖中礦物的分布時(shí)，必須結(jié)合物質(zhì)來源、原巖性質(zhì)和變質(zhì)條件來具體分析。來源、原巖性質(zhì)和變質(zhì)條件來具體分析。變質(zhì)作用中的礦物共生組合變質(zhì)作用中的礦物共生組合相相系系變質(zhì)變質(zhì)巖類巖類型型低綠片巖低綠片巖相相高綠片高綠片巖相巖相低角閃低角閃

8、巖相巖相高角閃巖高角閃巖相相麻粒巖相麻粒巖相低低壓壓相相系系變質(zhì)變質(zhì)泥質(zhì)泥質(zhì)巖巖紅柱石、紅柱石、黑云母、黑云母、錳鐵鋁榴錳鐵鋁榴石、綠泥石、綠泥石石紅柱石、紅柱石、錳鐵鋁錳鐵鋁榴石榴石紅柱石、紅柱石、錳鐵鋁錳鐵鋁榴石、榴石、堇青石堇青石矽線石、矽線石、堇青石、堇青石、錳鐵鋁榴錳鐵鋁榴石石矽線石、斜矽線石、斜方輝石、堇方輝石、堇青石、錳鐵青石、錳鐵鋁榴石鋁榴石變質(zhì)變質(zhì)基性基性巖巖陽起石、陽起石、黑云母、黑云母、綠簾石、綠簾石、白云母、白云母、綠泥石綠泥石普通角普通角閃石、閃石、黑云母黑云母普通角普通角閃石、閃石、透輝石、透輝石、黑云母黑云母普通角閃普通角閃石、黑云石、黑云母、鎂鐵母、鎂鐵閃石、透

9、閃石、透輝石輝石斜方輝石、斜方輝石、硅灰石、單硅灰石、單斜輝石、鎂斜輝石、鎂橄欖石、斜橄欖石、斜長石長石低綠片巖低綠片巖相相高綠片巖高綠片巖相相低角閃低角閃巖相巖相高角閃高角閃巖相巖相麻粒巖麻粒巖相相中中壓壓相相系系變變泥泥質(zhì)質(zhì)巖巖錳鋁榴石、錳鋁榴石、綠泥石、綠泥石、硬綠泥石、硬綠泥石、黑綠泥石黑綠泥石硬綠泥石、硬綠泥石、鐵鋁榴石鐵鋁榴石藍(lán)晶石、藍(lán)晶石、十字石十字石矽線石、矽線石、鐵鋁榴鐵鋁榴石石矽線石、矽線石、斜方輝斜方輝石、鐵石、鐵鎂鋁榴鎂鋁榴石石變變質(zhì)質(zhì)基基性性巖巖陽起石、陽起石、多硅白云多硅白云母、綠簾母、綠簾石、黑云石、黑云母、黑硬母、黑硬綠泥石、綠泥石、綠泥石綠泥石普通角閃普通角閃

10、石、黑云石、黑云母、綠簾母、綠簾石、鐵鋁石、鐵鋁榴石榴石普通角普通角閃石、閃石、黑云母、黑云母、透輝石、透輝石、鐵鋁榴鐵鋁榴石石普通角普通角閃石、閃石、黑云母、黑云母、透輝石、透輝石、鐵鋁榴鐵鋁榴石石斜方輝斜方輝石、斜石、斜長石、長石、單斜輝單斜輝石、鐵石、鐵鎂鋁榴鎂鋁榴石石低綠片巖相低綠片巖相 高綠片高綠片巖相巖相低角閃低角閃巖相巖相高角高角閃巖閃巖相相麻粒麻粒巖相巖相低綠低綠片巖片巖相相高高壓壓相相系系硬柱石、黑硬柱石、黑硬綠泥石、硬綠泥石、硬玉、石英、硬玉、石英、多硅白云母、多硅白云母、文石、紅簾文石、紅簾石、硬綠泥石、硬綠泥石石普通角閃普通角閃石、綠簾石、綠簾石、鐵鋁石、鐵鋁簾石簾石藍(lán)

11、晶石、藍(lán)晶石、十字石、十字石、鐵鋁榴鐵鋁榴石石矽線石、矽線石、鐵鋁榴鐵鋁榴石石矽線石、矽線石、鐵鋁榴鐵鋁榴石石矽線石、矽線石、斜方輝斜方輝石、藍(lán)石、藍(lán)晶石、晶石、鐵鎂鋁鐵鎂鋁榴石榴石藍(lán)閃石、綠藍(lán)閃石、綠纖石、青綠纖石、青綠閃石、多硅閃石、多硅白云母、陽白云母、陽起石、黑硬起石、黑硬綠泥石、綠綠泥石、綠簾石簾石普通角閃普通角閃石、鐵鋁石、鐵鋁榴石、黑榴石、黑云母、綠云母、綠簾石、白簾石、白云母、透云母、透輝石輝石普通角普通角閃石、閃石、白云母、白云母、單斜輝單斜輝石、黑石、黑云母云母普通角普通角閃石、閃石、白云母、白云母、單斜輝單斜輝石、黑石、黑云母云母普通角普通角閃石、閃石、單斜輝單斜輝石、黑

12、石、黑云母云母單斜輝單斜輝石、石石、石榴石、榴石、斜方輝斜方輝石石沉積巖層：富沉積巖層：富H2O 、CO2有機(jī)質(zhì)、有機(jī)質(zhì)、S、Cl、B、F殘留風(fēng)化殼：主要是含水的氧化物和氫氧化物，如：殘留風(fēng)化殼：主要是含水的氧化物和氫氧化物，如：褐鐵礦、鋁土礦、硬錳礦、高嶺石等。褐鐵礦、鋁土礦、硬錳礦、高嶺石等。淋濾形成的次生富集帶：輝銅礦、銅藍(lán)等淋濾形成的次生富集帶：輝銅礦、銅藍(lán)等機(jī)械沉積砂礦：自然金、自然鉑、金剛石、獨(dú)居石、機(jī)械沉積砂礦：自然金、自然鉑、金剛石、獨(dú)居石、鋯石等鋯石等化學(xué)沉積巖（含鹽層）化學(xué)沉積巖（含鹽層）:石鹽、鉀鹽、芒硝、鉀鹽石鹽、鉀鹽、芒硝、鉀鹽鎂礬、石膏、硬石膏鎂礬、石膏、硬石膏濱海

13、淺水沉積巖：硬錳礦、軟錳礦、水錳礦、菱錳濱海淺水沉積巖：硬錳礦、軟錳礦、水錳礦、菱錳礦礦海相地層碳酸鹽巖：方解石、白云石海相地層碳酸鹽巖：方解石、白云石 二二、地幔部分地幔部分壓力 P（或深度深度）由小小 大大， 礦物排列礦物排列的順序順序： 鐵鋁榴石鐵鋁榴石 Alm 紅柱石紅柱石 And & 硅線石Sill 藍(lán)晶石藍(lán)晶石 Ky 鎂鋁榴石Pyr 硬玉Jd 石墨石墨Gp 金剛石金剛石Dm 科石英科石英Coes 鎂橄欖石鎂橄欖石Fo 頑火輝石頑火輝石En 似尖晶石似尖晶石Dsp 尖晶橄欖石尖晶橄欖石Rw 斯石英斯石英Stis 方鎂石方鎂石Per 壓力 P（或深度深度）由小至小至大礦物排列大

14、礦物排列的順序順序： 鐵鋁榴石鐵鋁榴石 Alm 紅柱石紅柱石 And & 硅線石Sill 藍(lán)藍(lán)晶石晶石 Ky 鎂鋁榴石Pyr 硬玉Jd 石墨石墨Gp 金剛石金剛石Dm 科石英科石英Coes 鎂橄欖石鎂橄欖石Fo 頑火輝石頑火輝石En 似尖晶石似尖晶石Dsp 尖晶橄欖石尖晶橄欖石Rw 斯石英斯石英Stis 方鎂石方鎂石Per在相當(dāng)于4001000km深度的 溫度溫度和壓力壓力條件下，上地幔上地幔的主要主要 礦物礦物如鎂橄欖石鎂橄欖石、輝石輝石和石榴石石榴石等不穩(wěn)定不穩(wěn)定，將轉(zhuǎn)變?yōu)樾碌某示o緊密結(jié)構(gòu)密結(jié)構(gòu)的氧化物氧化物礦礦物組合物組合。在在10002900km深度的深度的下地幔下地幔范圍內(nèi)，

15、卻沒有范圍內(nèi)，卻沒有相變相變作作用發(fā)生。用發(fā)生。 F. Birch（1952）認(rèn)為： 在相當(dāng)于4001000km深度的 溫度溫度和壓力壓力條件下，上地幔上地幔的主要主要 礦物礦物如鎂橄欖石鎂橄欖石、輝石輝石和石榴石石榴石等不穩(wěn)不穩(wěn)定定，將轉(zhuǎn)變?yōu)樾碌某示o密結(jié)構(gòu)緊密結(jié)構(gòu)的氧化物氧化物礦礦物組合物組合。 而在10002900km深度深度的下地幔下地幔 范圍內(nèi)，卻沒有相變相變作用發(fā)生。19601960年以來，一些研究者先后通年以來，一些研究者先后通過實(shí)驗(yàn)和來自金伯利巖中深源包過實(shí)驗(yàn)和來自金伯利巖中深源包體和玄武巖中深源捕虜體的研究，體和玄武巖中深源捕虜體的研究，證明了證明了BerchBerch關(guān)于地幔

16、內(nèi)礦物相關(guān)于地幔內(nèi)礦物相變規(guī)律的假設(shè)。變規(guī)律的假設(shè)。 1上地幔上地幔 上地幔上地幔的化學(xué)組成化學(xué)組成為超超MgFe質(zhì)質(zhì)的， 地幔巖地幔巖： 3份份橄欖巖橄欖巖 + 1份份玄武巖玄武巖 所組成的所組成的混合物混合物 地幔巖地幔巖的主要造巖礦物主要造巖礦物： 鎂橄欖石鎂橄欖石Fo 輝石輝石：頑火輝石頑火輝石、透輝石透輝石 上地幔上地幔礦物礦物的 石榴石石榴石：Pyr（鎂鋁榴石）（鎂鋁榴石） 9599% 據(jù)統(tǒng)計(jì)，在150350 km深度深度范圍內(nèi)， 這些穩(wěn)定礦物穩(wěn)定礦物的質(zhì)量百分比質(zhì)量百分比為： 橄欖石Ol (Mg,Fe)2SiO4 57% 斜方輝石OPx (Mg,Fe)SiO3 17% 單 斜 輝

17、 石單 斜 輝 石C P x ： 透 輝 石透 輝 石 D i 硬 玉硬 玉J d CaMgSi2O6- -NaAlSi2O6 12% 鎂鋁榴石鎂鋁榴石Pyr (Mg,Fe,Ca)3(Al,Cr)2Si3O12 14% SiO2 ： -Q與 -Q的轉(zhuǎn)變轉(zhuǎn)變，僅限于 上地幔上地幔的上部上部，從常壓常壓下的573 增至20kb的1100。 -Q -Q C573C110020Kb , , 常壓常壓高壓高壓實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)表明，科石英Coes存在于上上地幔地幔的下部下部 ，形成條件形成條件為： P = 35kb ， t = 500800 但它隨著P和t的增高增高而不穩(wěn)定不穩(wěn)定， 最終轉(zhuǎn)變?yōu)樗故tis。 頑

18、火輝石頑火輝石En 鎂橄欖石鎂橄欖石 Fo +斯石英Stis P 2地幔過渡帶地幔過渡帶 主要組成礦物主要組成礦物： Mg2SiO4和MgSiO3的高壓高壓同質(zhì)多像同質(zhì)多像 變體變體。 1）Mg2SiO4同質(zhì)三像同質(zhì)三像礦物相礦物相化學(xué)式化學(xué)式 晶體結(jié)構(gòu)晶體結(jié)構(gòu) 相對(duì)密度相對(duì)密度（g/cm3） 形成形成深度深度 鎂橄欖石鎂橄欖石： Fo(Mg1.6Fe0.4)2SiO4Mg2SiO4 - -Mg2SiO4Ol型結(jié)構(gòu)型結(jié)構(gòu)斜方晶系斜方晶系3.21淺部淺部 深部深部 畸變尖晶石畸變尖晶石 或 似尖晶石似尖晶石： DSp - -Mg2SiO4似似Sp結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)介于斜方斜方等軸等軸晶系晶系之間3.47

19、尖晶橄欖石尖晶橄欖石 Rw 或 硅尖晶石硅尖晶石 Si-Sp - -Mg2SiO4Sp型結(jié)構(gòu)型結(jié)構(gòu)等軸晶系等軸晶系3.56 2）MgSiO3同質(zhì)二像同質(zhì)二像 礦礦 物物 相相結(jié)結(jié) 構(gòu)構(gòu) 相對(duì)密度相對(duì)密度（g/cm3） 產(chǎn)產(chǎn) 狀狀 頑火輝石頑火輝石： En正輝石型正輝石型結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)，斜方晶系斜方晶系3.10上地幔上地幔硅鈦鐵礦硅鈦鐵礦： Si- -Ilm Ilm（剛玉型剛玉型）結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)，三方晶系三方晶系 3.82 地幔地幔過渡帶過渡帶 下地幔下地幔 3）SiO2同質(zhì)多像同質(zhì)多像HP實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)表明，斯石英斯石英Stis主要存在于地地幔過渡帶幔過渡帶，形成條件形成條件： P = 125kb ， t =

20、12001400 Coes Stis礦物相礦物相 相對(duì)密度相對(duì)密度（g/cm3） QCoesStis 2.65 4.35 地幔過渡帶地幔過渡帶內(nèi)，P ，h600km 時(shí)， 則： -Mg2SiO4 2 MgO + SiO2尖晶橄欖石Rw 方鎂石Per 斯石英 在在10002900km深度的深度的下地幔下地幔范圍內(nèi)，卻范圍內(nèi)，卻沒有沒有相變相變作用發(fā)生。作用發(fā)生。三、地核三、地核目前推斷外地核是由目前推斷外地核是由金屬氫化物金屬氫化物和和碳化物碳化物的混合物組成。的混合物組成。地球礦物空間分布的一般規(guī)律：地球礦物空間分布的一般規(guī)律：地核地核 地幔地幔 地殼深部地殼深部 地殼淺部地殼淺部 礦物種的最

21、少數(shù)量分布于礦物種的最少數(shù)量分布于高溫和高壓條件高溫和高壓條件下下形成的地質(zhì)體中。形成的地質(zhì)體中。地表地表外生成礦作用外生成礦作用所形成的礦物數(shù)量，顯著所形成的礦物數(shù)量，顯著多于地殼多于地殼內(nèi)生成礦作用內(nèi)生成礦作用的礦物數(shù)量。的礦物數(shù)量。實(shí)質(zhì)上，礦物的形成取決于實(shí)質(zhì)上，礦物的形成取決于元素的豐度元素的豐度和和元元素的地球化學(xué)性質(zhì)。素的地球化學(xué)性質(zhì)。最近的最近的30多年來，多年來，,以下方面的研究使我們對(duì)于以下方面的研究使我們對(duì)于地幔含水狀況的了解大大向前邁進(jìn)了一步地幔含水狀況的了解大大向前邁進(jìn)了一步:(1)對(duì)各類火山活動(dòng)的觀測與地震層析結(jié)果的綜對(duì)各類火山活動(dòng)的觀測與地震層析結(jié)果的綜合研究表明，

22、富含水和揮發(fā)份的玄武巖漿來源合研究表明，富含水和揮發(fā)份的玄武巖漿來源于地幔于地幔,其中與地幔熱柱有關(guān)的巖漿活動(dòng)來源較其中與地幔熱柱有關(guān)的巖漿活動(dòng)來源較深，最深可達(dá)核幔界面。這說明了地幔含水的深，最深可達(dá)核幔界面。這說明了地幔含水的深度涉及全地幔范圍。深度涉及全地幔范圍。(2)對(duì)上地幔橄欖巖包體礦物譜學(xué)的研究對(duì)上地幔橄欖巖包體礦物譜學(xué)的研究發(fā)現(xiàn)發(fā)現(xiàn),地幔主要造巖礦物地幔主要造巖礦物橄欖石、輝橄欖石、輝石、石榴子石等礦物中都不同程度地含石、石榴子石等礦物中都不同程度地含有水有水，它們可能成為地幔水最重要的貯，它們可能成為地幔水最重要的貯集物。集物。(3)含水體系的高溫高壓實(shí)驗(yàn)及其產(chǎn)物的含水體系的高

23、溫高壓實(shí)驗(yàn)及其產(chǎn)物的譜學(xué)分析所獲得的結(jié)果大大豐富了地幔譜學(xué)分析所獲得的結(jié)果大大豐富了地幔含水相的種類，提供了更多有關(guān)地幔水含水相的種類，提供了更多有關(guān)地幔水存在狀態(tài)的實(shí)驗(yàn)證據(jù)。存在狀態(tài)的實(shí)驗(yàn)證據(jù)。這些含水相包括了這些含水相包括了:傳統(tǒng)礦物分類中的傳統(tǒng)礦物分類中的含水變質(zhì)礦物含水變質(zhì)礦物，如，如閃石和閃石和云母類云母類礦物；礦物；橄欖石和輝石等礦物的高壓相橄欖石和輝石等礦物的高壓相；傳統(tǒng)礦物分類中不曾報(bào)道過的一些傳統(tǒng)礦物分類中不曾報(bào)道過的一些新的含水新的含水礦物相礦物相，它們大多是，它們大多是含水富鎂的硅酸鹽含水富鎂的硅酸鹽,且且具有相當(dāng)高的密度具有相當(dāng)高的密度,因而被稱為因而被稱為高密度含水高

24、密度含水鎂硅酸鹽相鎂硅酸鹽相。上地幔中水的存在形式(1)無水硅酸鹽礦物無水硅酸鹽礦物：根據(jù)地幔礦物學(xué)模型，上：根據(jù)地幔礦物學(xué)模型，上地幔的主要礦物成分為橄欖石，其次為輝石和地幔的主要礦物成分為橄欖石，其次為輝石和石榴子石。研究表明，在這幾種礦物中，水主石榴子石。研究表明，在這幾種礦物中，水主要以要以(OH)- 的形式的形式存在于礦物的結(jié)構(gòu)缺陷中存在于礦物的結(jié)構(gòu)缺陷中。在橄欖石中，某些缺陷為平面層狀，這些層約在橄欖石中，某些缺陷為平面層狀，這些層約幾個(gè)幾個(gè)10-10 m厚，類似于葉片狀斜硅鎂石的結(jié)構(gòu)。厚，類似于葉片狀斜硅鎂石的結(jié)構(gòu)。這些缺陷中，這些缺陷中，(OH)- 可能替代氧離子，與陽離可能替

25、代氧離子，與陽離子進(jìn)行電荷平衡。子進(jìn)行電荷平衡。(2)含水變質(zhì)礦物含水變質(zhì)礦物:在上地幔上部，水還以多種含水變質(zhì)礦在上地幔上部，水還以多種含水變質(zhì)礦物的形式存在。實(shí)驗(yàn)表明物的形式存在。實(shí)驗(yàn)表明,在在100km深度深度以內(nèi)以內(nèi),可能穩(wěn)定存在的可能穩(wěn)定存在的含水變質(zhì)礦物有綠泥石、含水變質(zhì)礦物有綠泥石、韭閃石、蛇紋石和金云母韭閃石、蛇紋石和金云母等。等。100200km，蛇紋石和金云母蛇紋石和金云母能夠穩(wěn)定存在。能夠穩(wěn)定存在。200400km主要的含水變質(zhì)礦物為主要的含水變質(zhì)礦物為富鉀閃石、斜硅鎂石和富鉀閃石、斜硅鎂石和粒硅鎂石類粒硅鎂石類礦物。礦物。如果上地幔局部如果上地幔局部富富Si、Al成分成

26、分(接近于玄武巖接近于玄武巖)，那么在，那么在100km深度內(nèi)可能有深度內(nèi)可能有綠泥石、角閃石、硬柱石綠泥石、角閃石、硬柱石+硬綠泥石、硬綠泥石、黝簾石黝簾石+硬綠泥石硬綠泥石存在。存在。200km 之上之上，只有，只有硬柱石硬柱石能夠穩(wěn)定能夠穩(wěn)定存在了。在這些礦物中水大多主要以存在了。在這些礦物中水大多主要以(OH)- 形式參加礦物晶形式參加礦物晶格格，少數(shù)以結(jié)晶水的形式存在少數(shù)以結(jié)晶水的形式存在(表表1)。(3)高密度含水鎂硅酸鹽相高密度含水鎂硅酸鹽相(以下簡稱以下簡稱DHMS): 對(duì)高溫高壓實(shí)驗(yàn)合成的多種對(duì)高溫高壓實(shí)驗(yàn)合成的多種DHMS的研究已經(jīng)的研究已經(jīng)持續(xù)了持續(xù)了20多年多年,已發(fā)現(xiàn)

27、了已發(fā)現(xiàn)了10種以上的此類礦物相。種以上的此類礦物相。(4)硅酸鹽熔體硅酸鹽熔體:硅酸鹽熔體也是地幔中水的貯集物。大硅酸鹽熔體也是地幔中水的貯集物。大多情況下多情況下,熔體分散于地幔礦物和巖石的熔體分散于地幔礦物和巖石的孔隙和裂縫中。在一定的條件下孔隙和裂縫中。在一定的條件下,熔體會(huì)熔體會(huì)發(fā)生聚集并向上遷移發(fā)生聚集并向上遷移,形成巖漿上涌和火形成巖漿上涌和火山的噴發(fā)。因此山的噴發(fā)。因此,熔體也是地幔中水發(fā)生熔體也是地幔中水發(fā)生大規(guī)模遷移的載體。大規(guī)模遷移的載體。熔體中的水主要以熔體中的水主要以H2O和和(OH)- 的形式存在的形式存在。地幔過渡帶和下地幔中水的存在形式地幔過渡帶：地幔過渡帶：410670km下地幔的深度范圍：下地幔的深度范圍：6702900km在過渡帶和下地幔中水應(yīng)該在過渡帶和下地幔中水應(yīng)該主要存在于無水硅酸鹽主要存在于無水硅酸鹽礦物礦物(橄欖石、輝石等橄欖石、輝石等)的