Dry metastable olivine and slab deformation in a wet subducting slab
Dry metastable olivine and slab deformation in a wet subducting slab
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干亚稳橄榄石和湿俯冲板片中的板片变形
DOI：
10.1038/s41561-021-00756-7
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发表时间：
2021
影响因子：
18.3
通讯作者：
E. Ohtani
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
T. Ishii;E. Ohtani
深源地震的一个被广泛接受的解释是，它们是由干橄榄石的延迟转化动力学引起的，这似乎需要干俯冲板。然而，许多地球化学和地球物理观测和矿物物理数据表明，水是存在于含水和名义上无水矿物，这意味着水合俯冲板。因此，湿板中亚稳橄榄石的存在是自相矛盾的，板的水合状态仍然是一个悬而未决的问题。在这里，我们报告的橄榄石，wadsleyite和一个主要的致密含水镁硅酸盐在板坯，含水相A，在水不饱和条件下的水分配实验的结果。我们发现，橄榄石和wadsleyite共存的含水相A是动力学干燥，含有小于1 ppm和约300 ppm的水，分别。我们的研究结果表明，橄榄石和wadsleyite显示干燥的转变动力学，即使在湿板。因此，橄榄石转变作为深源地震和大板块变形的原因之一，可能发生在水不饱和的湿板块中。这些过程可能是由含水矿物的脱水和随后的快速相变共同引起的，当脱水开始的温度低于相变温度时。
A widely accepted explanation for deep-focus earthquakes is that they are caused by the delayed transformation kinetics of dry olivine, which would seem to require dry subducting slabs. However, many geochemical and geophysical observations and mineral physics data indicate that water is present within both hydrous and nominally anhydrous minerals, implying hydrated subducting slabs. The presence of metastable olivine in wet slabs is therefore paradoxical, and the hydration state of the slabs remains an open question. Here, we report results of water-partitioning experiments between olivine, wadsleyite and a major dense hydrous magnesium silicate in slabs, hydrous phase A, under water-undersaturated conditions. We show that olivine and wadsleyite coexisting with hydrous phase A are kinetically dry and contain less than 1 ppm and approximately 300 ppm water, respectively. Our results suggest that olivine and wadsleyite show dry transformation kinetics even in wet slabs. It is therefore possible that olivine transformation as a cause of deep-focus earthquakes and large slab deformation creating stagnant slabs could occur in the water-undersaturated wet slabs. These processes could be caused jointly by dehydration of hydrous minerals and the subsequent rapid phase transformation when the dehydration starts at lower temperatures than the phase transformation.
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