地球深部的水.pdfVIP

第26卷第6期 中国科学院研究生院学报 V01．26No．6 the ofSciences 2009年11月 Journalof GraduateSchooloftheChinese November2009 Academy 文章编号：1002—1175(2009)06-0721．10 地球深部的水* 王多君” 易 丽2 (1中国科学院研究生院地球科学学院，北京100049；2中国地震局预测研究所，北京100036) (2009年4月15日收稿；2009年6月29日收修改稿) D L．WaterintheEarth’S theGraduateSchooloftheChinese of J，Yi interior[J]．Journalof Sciences， Wang Academy 2009，26(6)：721-730． 摘 要 地球内部水的分布与循环对了解地球内部的物理化学性质、地球动力学和地球的演 化起着重要的作用．本文综述了地球内部水含量的探索方法、存在状态、地球各个层圈水的储 存能力、高温高压下矿物中的溶解度以及地球物理观测(大地电磁和地震波)结果等方面的研 究进展．研究结果表明，地球内部储存的水可能超过了地球表面大洋水的数倍．微量的水能够 引起地震波速度的降低和电导率的显著增加． 关键词 名义无水矿物，含水矿物，水，溶解度，电导率，地震波 中图分类号P313 1 引言 地球内部处于高温高压状态，因此不可能到地球深部取样，最深的超深钻所能达到的深度也不过 学模式和地表出露的岩石化学成分)；(3)高温高压实验．这3者的关系看似孤立，实质是相互关联的．地 球物理探测提供了地球内部众多的物理参数信息，例如波速、密度、传导性质(热传导、电性、粘性、流变 性、扩散)等内部信息，这些参数是高压实验的前提和边界条件．但是地球物理方法却不能对地球内部赋 予物质的内容，而且依据这些探测结果所获得的物理模型具有不唯一性、结果具有多解性．地球化学(包 括宇宙化学模式和地表出露的岩石化学成分)提供了地球内部层圈的化学成分，对于地壳浅部的东西， 尚可通过直接采样的方法来进行地球化学成分分析，但是对于地幔，却无法对其进行直接成分分析．因 此对地幔的整体成分，只能依据出露在地表的矿物、岩石和宇宙化学模式来间接估计；但同时还要求这 些物质的成分必须满足地球物理模式．而高温高压实验则是验证这些物质满足地球物理模式的最有效 手段，从而对地球内部的物质成分进行了限制；另一方面，高温高压实验还可以“创造(合成)”一些物质， 如在地表没有出露的候选物质(如橄榄石的高压相，下地幔的硅酸盐钙钛矿和后钙钛矿等)，可以由高压 实验来合成，以此作为地球内部的候选物质成分． 地球是目前发现含水最多的太阳系行星，这也是地球区别于其他星球的重要特征之一…．地球表面 的70％被水覆盖，但这些水仅占地球质量的0．025％． 水在地球的动力学和地球演化中起着重要的作用，如地球深部的水会影响矿物岩石物理和化学性 质的变化、板块的运动和地幔的对流、地球的化学元素分配与再分配、地震波的不连续界面(特别是 *国家自然科学基金项目、中国科学院优博论文与院长奖专项、中国科学院研究生院启动基金资助 tE-mail：duojunwang@gucas．目1t3．cn 722 中国科学院研究生院学报 第26卷 410km和660kin的地震波的不连续界面)以及地球的起源等地球物理过程和地球化学过程¨’1引．因此，了 解地球内部水的存在状态、分布以及含量，对认识地球内部许多动力学过程和地球化学演化有着重要的 意义，也