Re-H2O 體系高溫高壓化學反應的拉曼證據

趙慧芳，譚大勇，姜 峰，謝亞飛，姜昌國，羅興麗，肖萬生

（1. 中國科學院廣州地球化學研究所礦物學與成礦學重點實驗室，廣東 廣州 510640；

地球深部水的賦存形式、含量和分布直接影響著地幔礦物的密度、磁性、電性和彈性等地球物理場基本性質，是研究地幔橫向不均一性、地幔對流、低速帶、板塊俯沖、相平衡、熔融行為、深部地質災害（地震與火山）以及成礦作用等地球科學問題的關鍵[1-3]。天然巖石、礦物樣品觀察和大腔體壓機高溫高壓實驗結果表明，地球深部水主要以 OH/H2O（統稱結構水）形式存在于“名義上無水礦物”（橄欖石、輝石、石榴石等礦物及其高壓相變產物）的缺陷結構中，結構水在過渡帶與下地幔的含量相當，是目前海洋水質量的2.5～3 倍，其分布同時具有時間和空間上的不均一性[4-7]。高度還原氛圍下的活塞-圓筒高溫高壓實驗結果顯示，大部分地幔主要組成礦物可以溶解一定量的分子氫（H2），中性氫分子填充在各種地幔礦物的晶格間隙，其溶解度隨壓強增加而增大[8]。金剛石對頂砧超高壓高溫實驗結果表明，羥基化合物如針鐵礦（FeOOH）或（FeAl)OOH 能在下地幔深部穩定存在，更高的溫度壓力條件分解生成含不定量氫原子的黃鐵礦結構化合物如FeO2Hx[9-10]或(FeAl)O2Hx[11]。地球深部水的不同存在形式和分布以及深部水在板塊俯沖、地幔對流和火山噴發等重大地質作用中的遷移-轉化過程皆表明，全球性水裂解與水聚合反應（H2O?2H++O2-或H2O?H++OH-）發生的方向和程度，受控于礦物的成分、溫度和壓力等多重因素[10,12]。……