[口头报告]水镁石高温高压拉曼实验及其对部分脱水现象的解释

水镁石高温高压拉曼实验及其对部分脱水现象的解释
编号：1905 稿件编号：3697 访问权限：私有 更新：2023-04-10 22:10:34 浏览：181次 口头报告

报告开始：2023年05月07日 15:05 （Asia/Shanghai）

报告时间：10min

所在会议：[9A] 9A、地球物理与大地测量 » [9A-2] 9A-2 地球物理与大地测量

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摘要
水镁石（Mg(OH)2）是一种具有典型层状结构的含水矿物，由Mg-O八面体构成平行层结构，羟基则位于各层之间。在俯冲带中，水镁石可以通过地幔楔水化过程形成。与此同时，水镁石作为一种最简单的层状含水矿物结构模型，其高温高压下性质的变化也为其他复杂的层状含水硅酸盐矿物提供了参考。此前的高温高压原位电导率研究发现，3 GPa下的水镁石在低于脱水温度300摄氏度时，会出现类似于矿物脱水导致的电导率突增的现象，而原位X射线衍射与退火样品观测则表明此时水镁石并未出现分解。目前对于这一现象的认识仍然存在争议，Guo et al., 2022认为其与水镁石在高温高压下的部分脱水有关，而实验中封闭体系下水活度的增加抑制了水镁石结构的进一步破坏，维持了水镁石的稳定，直到更高温度下发生完全脱水。而根据Liu et al., 2017对于水镁石脱水的动力学机制的观察，这种部分脱水现象是水镁石脱水过程中第一步脱羟基反应的体现。
为了直接地观测水镁石在高温高压下的部分脱水过程，我们通过外加温金刚石压腔与激光拉曼光谱的结合，对0-2 GPa、50-600摄氏度下水镁石进行了原位观测。实验结果显示，在高压下随着温度的提高，水镁石在完全脱水之前，其羟基定向性增强，使水镁石的层间电导率提高，进而增大了水镁石整体的电导率，导致水镁石在出现脱水分解之前就表现出电导率的大幅增加。
因此，我们认为水镁石在高温高压下羟基定向性的增强，可以比较好地解释水镁石在高温高压电导率实验中所表现的在脱水温度之前出现的电导率增加。同时，这一机制的适用范围也包括了大部分具有层状结构的含水硅酸盐矿物，如蛇纹石、滑石等，可以为俯冲带出现的电导率异常提供新的思路。
关键字
水镁石,高温高压,原位拉曼光谱
报告人
桂维彬
北京高压科学研究中心

稿件作者
桂维彬 北京高压科学研究中心
刘锦 燕山大学
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