中科院地化所在高温高压下含盐、含水和含流体的单斜辉石电导率研究取得新进展

大地电磁探测（MT）与地磁测深（GDS）的地球物理探测结果显示，在中下地壳及上地幔深度范围普遍存在电导率高导异常现象，而俯冲带区域尤为明显。为解释这些高导异常的成因，前人做了大量的研究工作，提出的主要成因模型包括：名义无水矿物中的水、含水矿物的脱水产物、熔体（硅酸盐或碳酸盐熔体）、高导性矿物相及含水（盐）流体等。 

本工作，中国科学院地球化学研究所地球内部物质高温高压重点实验室代立东研究员课题组的博士后孙文清博士等人，借助于YJ-3000t多面顶大腔体高温高压设备和Solartron-1260阻抗/增益相位分析仪，在1.0 GPa和673–973 K条件下，原位测量了单斜辉石–NaCl–H₂O体系在不同盐度（5–25 wt%）及流体含量（5–25 vol%）下的电导率，系统探究了温度、盐度及流体含量对单斜辉石–NaCl–H₂O体系电导率的影响。研究发现：（1）温度对干的及含晶格水的单斜辉石聚合体电导率具有重要影响，但对单斜辉石–NaCl–H₂O体系电导率的影响非常微弱；（2）盐度及流体含量则是影响样品电导率的主要因素；（3）将拟合计算获得的单斜辉石–NaCl–H₂O体系在不同盐度和流体分数下的电导率与典型俯冲环境（青藏高原南部、格伦维尔省、大别造山带及新西兰中部）高导层电导率进行对比，定量约束了各高导层的流体含量及盐度。 

该成果得到了中国科学院先导专项 (XDB 18010401)、中国科学院前沿科学重点项目 (QYZDB-SSW-DQC009)、国家自然科学基金项目 (41774099和41772042)、中国科学院青年创新促进会专项基金、中国科学院西部之光项目、中国博士后基金 (2018M643532) 等项目的资助。 

该研究，2020年最新发表：Sun Wenqing, Dai Lidong*, Li Heping, Hu Haiying, Jiang Jianjun and Wang Mengqi. Electrical conductivity of clinopyroxene-NaCl-H₂O system at high temperatures and pressures: Implications for high-conductivity anomalies in the deep crust and subduction zone. Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 2020, 125, e2019JB019093 (https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2019JB019093)。孙文清博士为文章第一作者，主要从事高温高压下俯冲带矿物岩石电导率实验研究，其部分相关成果已发表在American Mineralogist等重要刊物上。 

　　图1 不同盐度及流体含量的单斜辉石–NaCl–H₂O体系电导率模型计算结果与典型俯冲带高导层电导率的定量关系 

　　(代立东课题组/供稿)