地化所在含Al斜方輝石亞穩相變研究中取得進展

　　斜方輝石[(Mg,Fe)SiO3]是上地幔重要組成礦物和俯沖板片主要造巖礦物。與俯沖板片中其他主要礦物相比，斜方輝石密度較低，因而其亞穩相被認為與位于地幔轉換帶的板塊停滯有關。現有關于橄欖巖、輝石巖等典型幔源捕虜體中斜方輝石礦物組分研究顯示，全球主要幔源捕虜體（如橄欖巖、輝石巖）產區中的斜方輝石均含有一定量的Al2O3，最高Al2O3含量可達14.5 wt.%，平均Al2O3含量為~1.0 至~6.0 wt.%。Al含量是影響斜方輝石中水含量，甚至是上地幔礦物間水配分系數的關鍵因素。研究俯沖板塊溫度-壓力條件下不同Al含量斜方輝石的相變對于正確理解停滯板塊中斜方輝石的亞穩相態具有意義。

　　近期，中國科學院地球化學研究所地球內部物質高溫高壓院重點實驗室研究員周文戈課題組及其合作者首次系統研究了不同Al含量斜方輝石在相對低溫（＜1000 K）高壓條件下的相變。

　　研究顯示，在相對低溫（＜1000 K）條件下，與含Fe斜方輝石類似，含Al斜方輝石同樣會發生α-opx → β-opx→ γ-opx相變，其中α-opx即為初始狀態下斜方輝石結構，β-opx為單斜晶系P21/c空間群，γ-opx為斜方晶系Pbca空間群。Al含量的不同并未引起斜方輝石α-opx → β-opx相變壓力（Pα-β）的明顯改變，但Al含量的增加則會增大斜方輝石的β-opx→ γ-opx相變壓力（Pβ-γ）。β-opx和γ-opx很可能是地幔轉換帶的停滯板塊內斜方輝石的亞穩相態，而亞穩態斜方輝石和橄欖石的存在可能導致了地幔轉換帶上部范圍內的板塊停滯。

　　相關成果以Phase Transitions of Fe-, Al -and Ca-Bearing Orthopyroxenes at High Pressure and High Temperature: Implications for Metastable Orthopyroxenes in Stagnant Slabs為題，發表在地球科學領域期刊Journal of Geophysical Research: Solid Earth上。研究得到國家自然科學基金、中科院青年創新促進會專項基金、中科院“西部之光”人才培養引進計劃、貴州省科技計劃基礎研究重點項目、貴州省高層次留學人才創新創業擇優資助項目等項目聯合資助。

斜方輝石在不同溫度條件下的相變情況、斜方輝石及其高壓相的密度-深度曲線