記者4月22日從蘭州大學(xué)獲悉，該校地質(zhì)科學(xué)與礦產(chǎn)資源學(xué)院巖石圈演化與戰(zhàn)略礦產(chǎn)團(tuán)隊(duì)王寶云博士聯(lián)合國(guó)內(nèi)外學(xué)者，通過(guò)系統(tǒng)研究含水鋁硅酸鹽晶體結(jié)構(gòu)，揭示了地球深部水循環(huán)的關(guān)鍵機(jī)制。相關(guān)研究成果發(fā)表在國(guó)際期刊《自然·通訊》上。
俯沖板塊中的含水礦物是地表水進(jìn)入地球深部的主要攜帶者，探索能夠在地幔高溫高壓環(huán)境下穩(wěn)定存在的含水礦物，是深入理解地球深部水循環(huán)機(jī)制的關(guān)鍵。“然而，諸多含水礦物僅能沿著冷俯沖地溫梯度，在不超過(guò)地幔300千米的深度保持穩(wěn)定，代表大洋沉積物的含水鋁硅酸鹽體系是少數(shù)能在地幔正常地溫梯度下穩(wěn)定的含水體系?！蓖鯇氃平榻B。
基于此，研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)電子探針、納米離子探針、拉曼光譜以及單晶X射線衍射等手段，系統(tǒng)研究了該體系含水鋁硅酸鹽的晶體結(jié)構(gòu)。研究人員發(fā)現(xiàn)，在地幔過(guò)渡帶冷俯沖地溫梯度下合成的含水鋁硅酸鹽的晶體結(jié)構(gòu)，普遍呈現(xiàn)有序態(tài)；而在正常地溫梯度下合成的含水鋁硅酸鹽的晶體結(jié)構(gòu)則普遍呈現(xiàn)無(wú)序態(tài)。
同時(shí)，研究團(tuán)隊(duì)系統(tǒng)分析了各類含水鋁硅酸鹽的晶體結(jié)構(gòu)，厘清了它們之間的結(jié)構(gòu)關(guān)聯(lián)。研究發(fā)現(xiàn)，晶體結(jié)構(gòu)的無(wú)序性在多個(gè)相變過(guò)程中起到了關(guān)鍵作用。“例如，晶體結(jié)構(gòu)的無(wú)序性誘導(dǎo)了羥基黃玉Ⅰ相向羥基黃玉Ⅱ相、Psi相向Al-D相的轉(zhuǎn)變?！蓖鯇氃平忉?。
研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步提出，含水鋁硅酸鹽結(jié)構(gòu)中的無(wú)序引入了額外的熵，是它們?cè)诘蒯＿^(guò)渡帶條件下保持穩(wěn)定的關(guān)鍵機(jī)制。同時(shí)，這種結(jié)構(gòu)無(wú)序性促進(jìn)了更多氫元素?fù)饺刖w結(jié)構(gòu)，從而顯著影響地幔深部水循環(huán)過(guò)程。
（受訪者供圖）
