尖晶橄榄石.docxVIP

目前尚不清楚固体地球内还残留有多少水以及这些残留的水到底分布在哪里，其中很多间接测量工作都产生了相互冲突的结果。以往的理论分析和实验研究表明，410-660km的地幔过渡带内，瓦兹利石（wadsleyite）和尖晶橄榄石（(即林伍德石，ringwoodite)的存在, 可能导致地幔过渡带存在高达2.5wt%的水,但这些研究还没有得到实物样品的证实。 尖晶橄榄石是橄榄石的一种高压多晶型，首次是在陨石中发现的，被认为是地幔过渡带的一个主要组成成分。早在1993年，南京大学的王尔康等人就在《科学通报》（ 38(13 ): 1207-1207 ）发文，介绍了尖晶橄榄石。他们写道：“在人类已知的3000多种矿物中有为数极少的几种,它们具有重大标型意义而其发现又历经曲折,尖晶橄榄石就是其中最突出的例子.早在1931年,Goldshmidt 就指出 Mg_2GeO_4的矿物结构可以表现为橄榄石与尖晶石两种多型,在此基础上1936年 Bernal 大胆设想地幔中地??波速的迅速增大就是由橄榄石转变为密度较大的尖晶石型结构所造成.1956年 Ringwood 根据对热动力平衡体系的研究计算出1500℃时,相当于地幔中500km 深度的压力下橄榄石可转变为尖晶石型结构.1966年他本人终于完成了举世闻名的实验，在175×10~8Pa 与900℃条件下实现了橄榄石—尖晶石的合成…..“。 2014年3月13日（昨天），国际著名刊物《Nature》(doi: 10.1038/nature13080)发表了加拿大阿尔伯塔大学科学家格雷厄姆-皮尔森(Graham Pearson)等人题为“Hydrous mantle transition zone indicated by ringwoodite included within diamond”的论文，该文提供了来自巴西Juína一个金刚石内发现的尖晶橄榄石的包裹体的证据，这是尖晶橄榄石在陆地上首次出现的报道(图1）。这种包裹体具有富含水的性质，证明在地球内部410-660Km的地幔过渡带至少是局部含水的，含量大约为1 wt%。含水的地幔过渡带对于大陆岩浆作用和板块构造的发生起到了关键作用。这一发现也表明，有些金伯利岩可能原先的源区是在地幔过渡带内。 图1：在巴西找到的JUc29金刚石和其中的尖晶橄榄石（林伍德石）和瓦兹利石包裹体照片 研究报告负责人格雷厄姆-皮尔森说：“尖晶橄榄石样本表明地幔存在一个蓄水层，这里的含水量相当于地球所有海洋的总和。” 尖晶橄榄石的命名源自澳大利亚地质学家特德-林伍德(Ted Ringwood)，他认为这样一种特殊矿物形成于地幔过渡层（图2），因为该区域具有超高压力和温度。这一矿物的发现，就解释了长期以来科学家们的置疑——缺乏理解的地幔过渡层究竟是极度干燥，还是充满水分。但此前科学家仅在陨石中发现尖晶橄榄石，地球学家尚不能钻探至地幔过渡层采集任何样本。幸运的是，2008年宝石钻探爱好者在巴西马托格拉索地区一处浅河砾石中进行挖掘，偶然发现一种叫做“褐色钻石”的微型石粒。褐色钻石直径仅3毫米，没有商业价值，但却具有重大的科学价值，是科学家探寻其它矿物质时偶然发现的。但在这种石粒内部发现微小的尖晶橄榄石，首次证实这种超级罕见矿石存在于地球内部，正是基于这项研究发现才获得后续重要的研究成果。 关于地球内部组成和矿物分布，感兴趣的读者还可参考桑隆康、马昌前主编的《岩石学》（2012，地质出版社）“绪论”部分。 图2：地幔过渡带矿物分布 以下是原文标题、作者和正文第一段。 Hydrous mantletransition zone indicated by ringwoodite included within diamond · D. G. Pearson,F. E. Brenker,F. Nestola,J. McNeill,L. Nasdala,M. T. Hutchison,S. Matveev,K. Mather,G. Silversmit,S. Schmitz,B. Vekemans L. Vincze · Nature 507, 221–224 (13 March 2014) doi:10.1038/nature13080 The ultimate origin of water in the Earth’shydrosphere is in the deep Earth—the mantle. Theory1 and experiments2, 3, 4 have shown that although the water storagecapacity of olivine-dominated