计算机模拟揭示地表深处岩浆的含水量

2022年2月15日，《地球与行星科学通讯》（Earth and Planetary Science Letters）杂志刊发文章《含水硅酸盐熔体与深部地幔的水循环》（Hydrous silicate melts and the deep mantle H2O cycle）指出，地幔中形成的富水（含水）岩浆（极热的液体岩石）比以前认为的更有浮力和流动性，通过预测含水岩浆在地球内部的移动方式和位置，继而能更可靠地预测水量，了解地球深层水循环。

通过一开始对上地幔深部和下地幔浅层的含水硅酸盐熔体进行原子模拟，并利用它们来参数化MgO-SiO2-H2O （MSH）三元体系的密度和黏度。结果表明：根据MSH三元体系的相关关系，地幔的原生含水部分熔体含40%~50 %（物质的量）水。这些熔体在地幔过渡带的上下边界处具有正浮力（在富铁组分中大于75% Mg被Fe取代的除外），含水的部分熔体也是高度非黏性的。如果在地下410km深度处瓦德斯莱石转变为橄榄石时发生熔融，那么熔体将具有浮力，在熔体内积水也是出乎意料的。结合过渡带上下部分熔体向上流动的地幔循环箱式模型，上地幔以牺牲过渡区为代价实现了有效的水化，以致上地幔、过渡带和下地幔之间的水浓度差异难以在地幔循环的时间尺度上维持。大洋中脊玄武岩（MORB）水含量为0.02%~0.04%（质量），可能指示过渡带和下地幔的H2O含量，预测地幔的含水量为0.5~1海洋级，这与地球化学约束和俯冲入海的预估量相一致。

转载本文请注明来源及作者：中国科学院兰州文献情报中心《地球科学动态监测快报》2022年第4期，王晓晨 编译。