記者4月22日從蘭州大學獲悉，該校地質(zhì)科學與礦產(chǎn)資源學院巖石圈演化與戰(zhàn)略礦產(chǎn)團隊王寶云博士聯(lián)合國內(nèi)外學者，通過系統(tǒng)研究含水鋁硅酸鹽晶體結構，揭示了地球深部水循環(huán)的關鍵機制。相關研究成果發(fā)表在國際期刊《自然·通訊》上。

俯沖板塊中的含水礦物是地表水進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)機制的關鍵。“然而，諸多含水礦物僅能沿著冷俯沖地溫梯度，在不超過地幔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，研究團隊通過電子探針、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構。研究人員發(fā)現(xiàn)，在地幔過渡帶冷俯沖地溫梯度下合成的含水鋁硅酸鹽的晶體結構，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構則普遍呈現(xiàn)無序態(tài)。

同時，研究團隊系統(tǒng)分析了各類含水鋁硅酸鹽的晶體結構，厘清了它們之間的結構關聯(lián)。研究發(fā)現(xiàn)，晶體結構的無序性在多個相變過程中起到了關鍵作用?！袄?，晶體結構的無序性誘導了羥基黃玉Ⅰ相向羥基黃玉Ⅱ相、Psi相向Al-D相的轉(zhuǎn)變?！蓖鯇氃平忉?。

研究團隊進一步提出，含水鋁硅酸鹽結構中的無序引入了額外的熵，是它們在地幔過渡帶條件下保持穩(wěn)定的關鍵機制。同時，這種結構無序性促進了更多氫元素摻入晶體結構，從而顯著影響地幔深部水循環(huán)過程。

（受訪者供圖）