下地幔中俯冲型玄武岩壳的研究

通常认为大洋岩石圈俯冲到地球深部，从而导致地幔的对流并产生地幔的不均一性。然而，大洋岩石圈作为一个整体可能并非均匀地俯冲：即由于化学成分、密度和熔融温度的差异，玄武岩壳与其下伏橄榄岩层俯冲到地球深部后的情况可能有所不同。有人认为俯冲的玄武岩壳可能在地幔中６６０ ｋｍ 处的不连续面附近形成一个浮体，且该浮体至少延伸至８００ ｋｍ 的深处，从而产生可能由于重力捕获作用形成的石榴石岩层。本文报道大洋中脊玄武岩在高达６４ ＧＰａ 压力下（相当于１ ５００ ｋｍ 的深度）的相态关系和熔融温度。我们的研究发现当俯冲的玄武岩壳在大约７２０ ｋｍ 的深处转化为钙钛岩的岩性特征时不再是浮体，并且在该转换带压力与温度呈正相关，这与橄榄岩正好相反。据此可推测，具钙钛岩岩性特征的玄武岩壳有可能因重力作用而下沉至深部地幔。熔融实验资料表明，在下地幔底部，当温度超过４ ０００ Ｋ时，玄武岩壳将会产生熔融。