第九届青年地学论坛

俯冲板片的含水矿物在高温高压条件下发生变质脱水反应释放流体。由于流体密度小于岩石，流体可以在俯冲带上涌。然而，流体能否运移，还取决于流体在岩石中是否连通。传统的结构平衡理论以三晶交界的晶面二面角大小衡量流体的连通性，但该理论假定流体不能穿透矿物颗粒的晶界。本研究发现，在高压条件下，流体的水分子可以吸附进入矿物晶界，形成低维度流体相（单分子水层），从而促进流体在岩石中的连通。低维度流体是本研究新发现的俯冲板片内流体输运形式，只要矿物晶面较少与水分子形成氢键，水就可以从粒间流体进入晶界形成热力学稳定的低维度流体。低维度流体以扩散方式推进流体在俯冲带的输运。低维度流体吸附于晶界，可以消除变质脱水反应产生的流体超压；同时晶界的低维度流体起到润滑剂作用，利于岩石的塑性蠕变。这对俯冲带中源地震成因的脱水脆化假说构成挑战。本研究是结合分子动力学模拟和热力学计算进行的理论研究，此方法今后可广泛用于提供对地球深部流体的原子-分子尺度的物理认识。
 

晶界,流体,分子动力学模拟