研究生知识库

在高温高压条件下，借助于YJ-3000t紧装式六面顶高压设备和Solartron-1260阻抗/增益-相位分析仪，原位测量泥质岩系列样品（千枚岩、泥岩和碳质板岩）的电导率，进而系统探究温度、压力及脱水作用对泥质岩样品电导率的影响，获得样品脱水前后的导电机制，并讨论了泥质岩系列样品脱水作用对解译地球内部俯冲带高导异常成因的地球物理学意义。取得的重要研究成果如下：1. 在0.5–2.5 GPa、623–1173 K和10-1?106 Hz条件下，原位测量泥岩电导率。泥岩样品脱水前后的电导率分别与温度符合Arrhenius关系，压力对泥岩电导率的影响明显小于温度的影响，且泥岩电导率随着压力的增加而缓慢增加。脱水作用显著提高了泥岩样品的电导率，随着压力的增加，样品的脱水温度（760?800 K）缓慢减小。此外，质子导电为泥岩脱水前的主要导电机制，而水流体中的H+ 和 OH–为泥岩脱水后主要的载流子。泥岩脱水产物的电导率可以解释新西兰Marlborough地区俯冲带高导层，说明泥质岩脱水作用是导致部分俯冲带高导异常的重要因素之一。2. 在0.5–2.5 GPa、773–1173 K和10-1?106 Hz条件下，原位测量千枚岩电导率。千枚岩样品电导率随温度的升高而增加，到达脱水温度（973–1173 K）后，样品电导率急剧增加，而脱水前后反映在样品Arrhenius关系的活化焓（0.64–0.81 eV）并无明显变化。小极化子导电是千枚岩样品脱水前后的主要导电机制。根据千枚岩样品电导率与温度关系的拐点，确定不同压力下的脱水温度，并建立脱水温度与压力的函数表达式为T=1181-100P。利用千枚岩样品脱水温度与压力的线性关系，发现热俯冲带和冷俯冲带的脱水深度分别为70和129 km，该结果与岛弧岩浆源区对应的深度非常接近，由此证实泥质岩脱水作用对俯冲带熔体的产生具有重要影响。3. 在0.5–1.5 GPa、423–973 K和10-1?3.5×106 Hz条件下，原位测量碳质板岩电导率。碳质板岩的电导率随着温度和压力的增加而缓慢增加。从低温段到高温段，碳质板岩电导率的活化焓逐渐升高，对应的活化焓分别为0.02?0.03 eV、 0.05?0.06 eV 和 0.11?0.13 eV。这说明碳质板岩中不定形碳具有多种向石墨晶体过渡的结构。连通性良好的碳通道是导致碳质板岩电导率极高的决定性因素，相应的导电机制为电子导电。碳质板岩的电导率接近青藏高原高导异常区域的电导率，说明碳质板岩可能是导致部分俯冲带电导率高导异常的重要成因。